CN209374411U - 半导体设备的开腔装置和半导体设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种半导体设备的开腔装置和半导体设备，半导体设备的开腔装置包括升降轴(1)和套设在升降轴外侧的轴固定座(6)，轴固定座安装于真空腔体(15)的外侧壁上，升降轴在轴固定座内沿所述升降轴的轴向方向滑动，所述半导体设备的开腔装置还包括载动分位臂(7)、轴承(10)和驱动元件(12)，升降轴的下端连接驱动元件，载动分位臂套设在升降轴的上端的外侧，载动分位臂与升降轴的上端之间设有轴承，载动分位臂固定连接于腔盖(16)。该半导体设备的开腔装置能够实现腔盖的升降和旋转，使得整个操作过程轻松安全，且结构简单、安全可靠、性价比高，能够有效提高生产效率。

Description

半导体设备的开腔装置和半导体设备

技术领域

本实用新型涉及半导体生产技术领域，尤其涉及一种半导体设备的开腔装置和包括该半导体设备的开腔装置的半导体设备。

背景技术

真空腔被广泛应用于半导体加工、微电子制造、LED生产等领域，是半导体设备中常用的一种高真空特殊容器，整个工艺过程都在真空腔体和腔盖组成的真空环境中进行。在真空腔工作和停止工作时，需要对整个真空腔室及其内部零件进行清洗和检修，进而需要将腔盖开启，露出真空腔的整个口径，待维护完成后再将腔盖关闭。

腔盖的上部固定有一定重量的空腔组件，在真空腔盖打开和闭合过程中，由于整个腔盖组件本身的重力作用，人为的去操作不仅难度大而且易撞击真空腔等其他部件，造成这些部件松动或损坏，使用寿命缩短，也存在一定的安全隐患，还会产生微小的颗粒物。目前使用的腔盖升降机构，整个机械结构过于复杂、笨重，占用空间较大，成本高，且自动化完成升降的集成度不高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种半导体设备的开腔装置和半导体设备，半导体设备的开腔装置能够实现腔盖的升降和旋转，使得整个操作过程轻松安全，且结构简单、安全可靠、性价比高，能够有效提高生产效率。

在本实用新型的一方面，提供了一种半导体设备的开腔装置，包括升降轴和套设在所述升降轴外侧的轴固定座，所述轴固定座安装于真空腔体的外侧壁上，所述升降轴在所述轴固定座内沿所述升降轴的轴向方向滑动，所述半导体设备的开腔装置还包括载动分位臂、轴承和驱动元件，所述升降轴的下端连接所述驱动元件，所述载动分位臂套设在所述升降轴的上端的外侧，所述载动分位臂与所述升降轴的上端之间设有所述轴承，所述载动分位臂固定连接于腔盖。

在本实用新型的半导体设备的开腔装置中，优选为，所述轴固定座包括用于套设所述升降轴的第一轴向安装孔、升降衬套和衬套环盖，所述升降衬套设置在所述第一轴向安装孔两端的内壁上，所述衬套环盖设置在所述第一轴向安装孔的两端端部，用于封盖所述第一轴向安装孔，所述升降轴的端部依次穿过所述升降衬套和所述衬套环盖；所述载动分位臂包括用于套设所述升降轴的第二轴向安装孔、旋转衬套和盖板，所述旋转衬套设置在所述第二轴向安装孔端部的内壁上，所述升降轴的上端穿过所述旋转衬套，所述盖板设置在所述第二轴向安装孔的端部，用于封盖所述第二轴向安装孔。

在本实用新型的半导体设备的开腔装置中，优选为，所述轴固定座还包括密封圈，所述衬套环盖的内侧壁设有周向燕尾槽，所述密封圈安装在所述周向燕尾槽内，且所述密封圈的内侧壁贴合所述升降轴的外侧壁。

在本实用新型的半导体设备的开腔装置中，优选为，半导体设备的开腔装置还包括上升传感器、下降传感器和旋转传感器，所述轴固定座的下端设有沿所述升降轴的轴向方向延伸的安装板，所述下降传感器和所述上升传感器沿所述升降轴的轴向方向由下向上设置在所述安装板上，所述下降传感器和所述上升传感器均朝向所述升降轴，并且均与所述驱动元件信号控制连接，以实现信号互锁；所述旋转传感器设置在所述轴固定座的上端面上，并朝向所述所述载动分位臂，所述旋转传感器与所述驱动元件信号控制连接，以实现信号互锁。

在本实用新型的半导体设备的开腔装置中，优选为，所述升降轴的上端侧壁设有限位销，所述限位销垂直于所述升降轴的轴向方向设置，所述腔盖内设有弧形限位槽，通过所述限位销在所述弧形限位槽内滑动限制所述腔盖的旋转角度。

在本实用新型的半导体设备的开腔装置中，优选为，所述第一轴向安装孔的内侧壁设有沿所述升降轴的轴向方向延伸的轨槽，所述升降轴的外侧壁安装有圆环滚套和升降轴止转销，升降轴止转销垂直于所述升降轴的轴向方向设置，所述圆环滚套套设在所述升降轴止转销的外侧壁上，所述圆环滚套在所述轨槽内滚动。

在本实用新型的半导体设备的开腔装置中，优选为，所述升降轴的上端侧壁还设有圆形凹槽，所述腔盖上还设有球头柱塞，当所述腔盖旋转至所需角度时，所述球头柱塞卡进所述圆形凹槽内。

在本实用新型的半导体设备的开腔装置中，优选为，所述轴承为止推滚珠轴承。

在本实用新型的另一方面，提供了一种半导体设备，包括真空腔体和可拆卸封盖在所述真空腔体上的腔盖，所述腔盖上安装有空腔组件，所述真空腔体与所述腔盖形成真空腔，所述半导体设备还包括所述的半导体设备的开腔装置，所述轴固定座安装于真空腔体，所述载动分位臂固定连接于腔盖。

在本实用新型的半导体设备中，优选为，所述真空腔体的侧壁设有向内凹的安装槽，所述轴固定座嵌入安装在所述安装槽内。

通过上述技术方案，本实用新型的半导体设备的开腔装置通过驱动元件驱动升降轴实现腔盖的升降，通过轴承使得载动分位臂带动腔盖围绕升降轴旋转，以实现腔盖的升降和旋转，同时使得半导体设备的开腔装置的集成度高。在此过程中，升降轴仅需要做轴向运动，无需做旋转运动，因此使得整个操作过程轻松安全，且结构简单、安全可靠、性价比高，能够有效提高生产效率。

附图说明

图1是本实用新型的半导体设备的开腔装置的正视图；

图2是本实用新型的半导体设备的开腔装置沿A-A剖开的剖视图；

图3是本实用新型的半导体设备的开腔装置的局部剖视图；

图4是本实用新型的半导体设备的立体图；

图5是本实用新型的半导体设备的局部剖视图。

附图标记：

1～升降轴；2-1～下降传感器；2-2～上升传感器；2-3～旋转传感器；3～衬套环盖；4～升降衬套；5～密封圈；6～轴固定座；7～载动分位臂；8～限位销；9～旋转衬套；10～轴承；11～盖板；12～驱动元件；13～圆环滚套；14～升降轴止转销；15～真空腔体；16～腔盖；17～球头柱塞；18～安装板；19～安装槽。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“水平”、“竖直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1至图3，本实用新型提供了一种半导体设备的开腔装置，包括升降轴1和套设在升降轴1外侧的轴固定座6，轴固定座6安装于真空腔体15的外侧壁上，升降轴1在轴固定座6内沿升降轴1的轴向方向滑动，半导体设备的开腔装置还包括载动分位臂7、轴承10和驱动元件12，升降轴1的下端连接驱动元件12，载动分位臂7套设在升降轴1的上端的外侧，载动分位臂7与升降轴1的上端之间设有轴承10，载动分位臂7固定连接于腔盖16。

本实用新型通过驱动元件12驱动升降轴1实现腔盖16的升降，通过轴承10使得载动分位臂7带动腔盖16围绕升降轴1旋转，以实现腔盖16的升降和旋转，同时使得半导体设备的开腔装置的集成度高。在此过程中，升降轴1仅需要做轴向运动，无需做旋转运动，因此使得整个操作过程轻松安全，且结构简单、安全可靠、性价比高，能够有效提高生产效率。

优选地，轴承10为止推轴承，进一步的选用止推滚珠轴承。因为止推滚珠轴承可有效承载轴向载荷，还能保持可靠的旋转功能(图2所示)。

在本实用新型的一种实施方式中，轴固定座6包括用于套设升降轴1的第一轴向安装孔、升降衬套4和衬套环盖3，升降衬套4设置在第一轴向安装孔两端的内壁上，衬套环盖3设置在第一轴向安装孔的两端端部，用于封盖第一轴向安装孔，升降轴1的端部依次穿过升降衬套4和衬套环盖3。优选地，轴固定座6还包括密封圈5，衬套环盖3的内侧壁设有周向燕尾槽，密封圈5安装在周向燕尾槽内，且密封圈5的内侧壁贴合升降轴1的外侧壁(图2所示)，可有效防止升降轴1同升降衬套4运动摩擦时所产生的颗粒进入工作环境，提高设备工艺条件，且结构经济耐用，更便于维护。升降衬套4被衬套环盖3和密封圈5密闭在轴固定座6内，可防止升降衬套4跟随升降轴1一起运动(图1和图2所示)。

载动分位臂7包括用于套设升降轴1的第二轴向安装孔、旋转衬套9和盖板11，旋转衬套9设置在第二轴向安装孔端部的内壁上，升降轴1的上端穿过旋转衬套9，盖板11设置在第二轴向安装孔的端部，用于封盖第二轴向安装孔。在本实用新型的优选实施方式中，参见图1和图2，旋转衬套9设置在第二轴向安装孔上端部的内壁上，并通过盖板11封盖第二轴向安装孔的顶端，使得盖板11下降带动载动分位臂7下降，进一步的带动整个腔盖16下降。第二轴向安装孔的下端设有升降衬套和衬套环盖，升降衬套与升降轴1之间也可设置密封圈，以防止升降衬套跟随升降轴1一起运动。

另外，在上升时，盖板11的下表面同载动分位臂7之间有一个装配间隙，进一步的所述装配间隙大小范围在0.5mm-10mm，再进一步的所述间隙取1mm，腔盖16旋转时可保证盖板11和载动分位臂7之间无摩擦产生，同时还可以在下降时尽快消除所述间隙带动腔盖16回落。

优选地，半导体设备的开腔装置还包括上升传感器2-2、下降传感器2-1和旋转传感器2-3，轴固定座6的下端设有沿升降轴的轴向方向延伸的安装板18，下降传感器2-1和上升传感器2-2沿升降轴6的轴向方向由下向上设置在安装板18上，下降传感器2-1和上升传感器2-2均朝向升降轴1，并且均与驱动元件12信号控制连接，以实现信号互锁；即，当腔盖16上升至最高位置时，上升传感器2-2向驱动元件12发出信号，驱动元件12则停止驱动升降轴1，以将升降轴1锁住在该位置；当腔盖16下降至原位时，下降传感器2-1向驱动元件12发出信号，驱动元件12则停止驱动升降轴1，以锁住升降轴1。旋转传感器2-3设置在轴固定座6的上端面上，并朝向载动分位臂7，旋转传感器2-3与驱动元件12信号控制连接，以实现信号互锁。即，当腔盖16旋转至所需角度时，旋转传感器2-3发出信号给驱动元件12，反馈腔盖16已旋转开腔。当腔盖16旋转至原位时，旋转传感器2-3发出信号给驱动元件12，反馈腔盖16已到达原点位置。

特别地，下降传感器2-1和上升传感器2-2之间的轴向距离等于腔盖16最大的上升距离。其中，最大上升距离是指，腔盖6上的空腔组件不与真空腔体15发生干涉。在本实用新型的一种优选实施方式中，升降轴1的外侧壁上设有与下降传感器2-1和上升传感器2-2接触的触头。当腔盖16上升至最高位置时，触头与上升传感器2-2接触，并向驱动元件12发出信号，驱动元件12则停止驱动升降轴1，以将升降轴1锁住在该位置；当腔盖16下降至原位时，触头与下降传感器2-1接触，并向驱动元件12发出信号，驱动元件12则停止驱动升降轴1，以锁住升降轴1。旋转传感器2-3用于检测载动分位臂7的旋转角度，即进一步得到腔盖16的旋转角度。当腔盖16旋转至所需角度，在本实用新型的优选实施方式中，当腔盖16旋转90°时，旋转传感器2-3发出信号给驱动元件12，反馈腔盖16已旋转开腔。当腔盖16旋转至原位时，旋转传感器2-3发出信号给驱动元件12，反馈腔盖16已到达原点位置。

当然，下降传感器2-1、上升传感器2-2和旋转传感器2-3向驱动元件12发送信号的方式有多种，可以采用现有的信号传输方法。

特别地，升降轴1的上端侧壁还设有限位销8，限位销8配合安装在升降轴1上，通过同腔盖16内壁的运动阻挡实现旋转限位。在本实用新型的优选实施方式中，限位销8垂直于升降轴1的轴向方向设置，腔盖16内设有弧形限位槽，通过限位销8在弧形限位槽内滑动限制腔盖16的旋转角度，优选地，旋转角度为90°。

为了限制升降轴1的旋转，特别地，第一轴向安装孔的内侧壁设有沿升降轴1的轴向方向延伸的轨槽，升降轴1的外侧壁安装有圆环滚套13和升降轴止转销14，升降轴止转销14垂直于升降轴1的轴向方向设置，圆环滚套13套设在升降轴止转销14的外侧壁上，圆环滚套13在轨槽内滚动。因轨槽的槽宽和圆环滚套13的外径是一种公差间隙配合，故可有效限制了升降轴1的旋转。

为了防止打开的腔盖16在做设备维护时出现回摆现象，特别地，升降轴1的上端侧壁还设有圆形凹槽，腔盖16上还设有球头柱塞17，当腔盖16旋转至所需角度时，球头柱塞17卡进圆形凹槽内。待腔盖16旋转至所需旋转角度，优选地旋转角度为90°时，球头柱塞17的钢珠球靠弹力卡进升降轴1上的圆形凹槽内(图5所示)。

本实用新型还提供一种半导体设备，包括真空腔体15和可拆卸封盖在真空腔体15上的腔盖16，腔盖16上安装有空腔组件，真空腔体15与腔盖16形成真空腔，半导体设备还包括所述半导体设备的开腔装置，轴固定座6安装于真空腔体15，载动分位臂7固定连接于腔盖16。

在腔盖16打开和闭合过程中，由于腔盖16上的空腔组件有一定重量，同腔盖16一起升降，使得人为操作难度大且易撞击真空腔等其他部件，造成这些部件松动或损坏，使用寿命缩短，也存在一定的安全隐患，还会产生微小的颗粒物。因此，本实用新型通过驱动元件12驱动升降轴1实现腔盖16的升降，通过轴承10使得载动分位臂7带动腔盖16围绕升降轴1旋转，以实现腔盖16的升降和旋转，同时使得半导体设备的开腔装置的集成度高。在此过程中，升降轴1仅需要做上下运动，无需做旋转运动，因此使得整个操作过程轻松安全，使得腔盖16及空腔组件不易撞击真空腔等其他部件，且结构简单、安全可靠、性价比高，能够有效提高生产效率。

为了使得半导体设备的结构紧凑和美观，在本实用新型的一种实施方式中，真空腔体15的侧壁设有向内凹的安装槽19，轴固定座6嵌入安装在安装槽19内。优选地，安装槽19的形状为真空腔体15的一角。由于整套半导体设备的开腔装置结构紧凑，可直接嵌入式安装在安装槽19内，同真空腔体15融为一体，相对于已有的升降装置，本实用新型的技术大大缩减了安装空间(图4所示)，有利于将半导体设备的整体尺寸设计的更小；轴固定座6安装在真空腔体15上，提供升降支撑点，载动分位臂7用螺钉固定在腔盖16上，可带动腔盖16完成升降和旋转。

本实用新型的半导体设备的开腔装置能够实现腔盖16的自动升降和轻松旋转(图4所示)。上升时，驱动元件12推动升降轴1向上运动，升降轴1在上下两端的升降衬套4内滑动，升降轴1同轴承10装配处的轴肩推动轴承10向上运动，轴承10推着载动分位臂7向上运动，因载动分位臂7同腔盖16固定连接(图4所示)，进而带动腔盖16及其附件向上运动；待升降轴1上升至上升传感器2-2时，信号反馈使得驱动元件12停止提供动力同时处于自锁状态。下一步按图3所示的旋转箭头可轻松的推动腔盖旋转90°完成开盖动作，此时旋转传感器2-3信号反馈腔盖16已旋转开腔，同时为防止腔盖16旋转过度，配合安装在升降轴1上的限位销8通过同腔盖16内壁的运动阻挡实现90°旋转限位；待腔盖16旋转至90°时，安装腔盖16上球头柱塞17的钢珠球靠弹力卡进升降轴1上的圆形凹槽内，可防止打开的腔盖16在做设备维护时出现回摆现象(图5所示)，腔盖16的上升和旋转过程，还由旋转衬套9和轴承10同升降轴1配合完成扭矩支撑。整个上升过程升降轴1只发生轴向运动。升降轴止转销14和圆环滚套13可在轴固定座6的轨槽内升降滚动(图2所示)，因轨槽的槽宽和圆环滚套13的外径是一种公差间隙配合，故可有效限制了升降轴1的旋转。

下降时，先将腔盖16手动旋转至真空腔体15正上方，此时旋转传感器2-3反馈信号示意腔盖16已到达原位置，同样机械限位销8和球头柱塞17可防止腔盖16过度回转和回摆；腔盖16回至原点的信号反馈给驱动元件12，驱动元件12会反向驱动，带动升降轴下降，升降轴1的顶端安装有盖板11(图1和图2所示)，盖板11下降带动载动分位臂7下降，进一步的带动整个腔盖16下降；待升降轴1下降至下降传感器2-1时，腔盖16完成关闭过程，信号反馈给驱动元件12，驱动元件12会停止驱动并锁紧位置。本实用新型的技术方案仅需单名设备工程师即可单独轻松完成操作，运行安全可靠，且可有效避免颗粒杂质进入设备工作环境影响工艺，大大提高了生产效率。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体设备的开腔装置，包括升降轴(1)和套设在所述升降轴(1)外侧的轴固定座(6)，其特征在于，

所述轴固定座(6)安装于真空腔体(15)的外侧壁上，所述升降轴(1)在所述轴固定座(6)内沿所述升降轴(1)的轴向方向滑动，所述半导体设备的开腔装置还包括载动分位臂(7)、轴承(10)和驱动元件(12)，所述升降轴(1)的下端连接所述驱动元件(12)，所述载动分位臂(7)套设在所述升降轴(1)的上端的外侧，所述载动分位臂(7)与所述升降轴(1)的上端之间设有所述轴承(10)，所述载动分位臂(7)固定连接于腔盖(16)。

2.根据权利要求1所述的半导体设备的开腔装置，其特征在于，

所述轴固定座(6)包括用于套设所述升降轴(1)的第一轴向安装孔、升降衬套(4)和衬套环盖(3)，所述升降衬套(4)设置在所述第一轴向安装孔两端的内壁上，所述衬套环盖(3)设置在所述第一轴向安装孔的两端端部，用于封盖所述第一轴向安装孔，所述升降轴(1)的端部依次穿过所述升降衬套(4)和所述衬套环盖(3)；

所述载动分位臂(7)包括用于套设所述升降轴(1)的第二轴向安装孔、旋转衬套(9)和盖板(11)，所述旋转衬套(9)设置在所述第二轴向安装孔端部的内壁上，所述升降轴(1)的上端穿过所述旋转衬套(9)，所述盖板(11)设置在所述第二轴向安装孔的端部，用于封盖所述第二轴向安装孔。

3.根据权利要求2所述的半导体设备的开腔装置，其特征在于，

所述轴固定座(6)还包括密封圈(5)，所述衬套环盖(3)的内侧壁设有周向燕尾槽，所述密封圈(5)安装在所述周向燕尾槽内，且所述密封圈(5)的内侧壁贴合所述升降轴(1)的外侧壁。

4.根据权利要求3所述的半导体设备的开腔装置，其特征在于，

半导体设备的开腔装置还包括上升传感器(2-2)、下降传感器(2-1)和旋转传感器(2-3)，所述轴固定座(6)的下端设有沿所述升降轴(1)的轴向方向延伸的安装板(18)，所述下降传感器(2-1)和所述上升传感器(2-2)沿所述升降轴(1)的轴向方向由下向上设置在所述安装板(18)上，所述下降传感器(2-1)和所述上升传感器(2-2)均朝向所述升降轴(1)，并且均与所述驱动元件(12)信号控制连接，以实现信号互锁；

所述旋转传感器(2-3)设置在所述轴固定座(6)的上端面上，并朝向所述载动分位臂(7)，所述旋转传感器(2-3)与所述驱动元件(12)信号控制连接，以实现信号互锁。

5.根据权利要求4所述的半导体设备的开腔装置，其特征在于，

所述升降轴(1)的上端侧壁设有限位销(8)，所述限位销(8)垂直于所述升降轴(1)的轴向方向设置，所述腔盖(16)内设有弧形限位槽，通过所述限位销(8)在所述弧形限位槽内滑动限制所述腔盖(16)的旋转角度。

6.根据权利要求5所述的半导体设备的开腔装置，其特征在于，

所述第一轴向安装孔的内侧壁设有沿所述升降轴(1)的轴向方向延伸的轨槽，所述升降轴(1)的外侧壁安装有圆环滚套(13)和升降轴止转销(14)，所述升降轴止转销(14)垂直于所述升降轴(1)的轴向方向设置，所述圆环滚套(13)套设在所述升降轴止转销(14)的外侧壁上，所述圆环滚套(13)在所述轨槽内滚动。

7.根据权利要求6所述的半导体设备的开腔装置，其特征在于，

所述升降轴(1)的上端侧壁还设有圆形凹槽，所述腔盖(16)上还设有球头柱塞(17)，当所述腔盖(16)旋转至所需角度时，所述球头柱塞(17)卡进所述圆形凹槽内。

8.根据权利要求1所述的半导体设备的开腔装置，其特征在于，

所述轴承(10)为止推滚珠轴承。

9.一种半导体设备，包括真空腔体(15)和可拆卸封盖在所述真空腔体(15)上的腔盖(16)，所述腔盖(16)上安装有空腔组件，所述真空腔体(15)与所述腔盖(16)形成真空腔，其特征在于，

所述半导体设备还包括根据权利要求1至8中任意一项所述的半导体设备的开腔装置，所述轴固定座(6)安装于真空腔体(15)，所述载动分位臂(7)固定连接于腔盖(16)。

10.根据权利要求9所述的半导体设备，其特征在于，

所述真空腔体(15)的侧壁设有向内凹的安装槽(19)，所述轴固定座(6)嵌入安装在所述安装槽(19)内。