CN211759736U - 钟摆阀定位治具组件及半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钟摆阀定位治具组件及半导体加工设备，属于半导体真空设备安装治具技术领域，为解决现有阀体安装精度差等问题而设计。本实用新型钟摆阀定位治具组件包括定位刻度盘，定位刻度盘上设置有多个同心设置的定位圆环和位于定位圆环中心处的中心点标识部，任意相邻两个定位圆环之间的间距相等。本实用新型钟摆阀定位治具组件及半导体加工设备能通过定位刻度盘的中心与阀体的中心是否对准来判断安装是否合格，若定位刻度盘的中心与阀体的中心未对准则说明钟摆阀的安装出现了偏差、需要进行调整，通过调整使得钟摆阀安装准确，避免因为操作人员的经验差异导致钟摆阀安装出现偏差的情况。

Description

钟摆阀定位治具组件及半导体加工设备

技术领域

本实用新型涉及半导体真空设备安装治具技术领域，尤其涉及一种钟摆阀定位治具组件以及包括该钟摆阀定位治具组件的半导体加工设备。

背景技术

钟摆阀是一种用于控制管路开度的阀门结构，通常设置在半导体设备中。具体的，钟摆阀包括片状的阀体和柱状的摆杆，驱动装置能通过驱动摆杆带着阀体做钟摆运动。所谓钟摆运动为阀体绕摆杆上基准点做扇形运动，从而改变阀体处于管路中的面积，进而改变管路中敞开面积与关闭面积的比例值，实现管路开度的调节。

钟摆阀安装时对阀体的中心是否与管路轴线(管路全部径向截面的圆心的连线)重合要求较高，因为若初始时即是偏离阀体中心的，那么后续调整管路开度时误差较大。现有技术中，安装人员需要通过触摸及视觉判断阀体是否摆放在中心位置，受个人主观意识和经验的影响较强，安装误差较大，阀体的位置容易出现偏移，导致钟摆阀安装精度差。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提出一种便于快速准确安装阀体的钟摆阀定位治具组件。

本实用新型的另一个目的在于提出一种阀体安装的快速准确的半导体加工设备。

为达此目的，一方面，本实用新型采用以下技术方案：

一种钟摆阀定位治具组件，包括定位刻度盘，所述定位刻度盘上设置有多个同心设置的定位圆环和位于所述定位圆环中心处的中心点标识部，任意相邻两个所述定位圆环之间的间距相等。

特别是，所述定位刻度盘上还设置有相互垂直的两条定位线，在至少一条所述定位线上设置有多条刻度线。

特别是，所述刻度线的刻度精度为2mm。

特别是，所述钟摆阀定位治具组件还包括自动偏差补偿装置，用于实时检测钟摆阀的位置偏差并自动进行补偿。

特别是，所述自动偏差补偿装置包括：位置感应器，用于实时检测钟摆阀的位置偏差；控制装置，与所述位置感应器信号连接；以及，驱动装置，与所述控制装置信号连接，且驱动连接所述钟摆阀；所述控制装置能够根据所述位置感应器检测的位置偏差控制所述驱动装置驱动钟摆阀摆动进行位置补偿。

特别是，所述位置感应器的数量为两个，两个所述位置感应器的检测方向相垂直。

另一方面，本实用新型采用以下技术方案：

一种半导体加工设备，包括钟摆阀，还包括上述的钟摆阀定位治具组件。

特别是，在所述钟摆阀的阀体的中心上设置有定位标示部，所述定位标示部与所述中心点标识部相重合。

特别是，所述半导体加工设备包括腔室，所述腔室通过进气管连通至反应气体存储装置，所述腔室内设置有用于承载硅片的载台，所述腔室通过腔室管道连接至涡轮泵，所述钟摆阀设置在所述腔室和所述涡轮泵之间。

特别是，所述阀体与所述定位刻度盘的尺寸相同。

本实用新型钟摆阀定位治具组件的定位刻度盘上设置有多个同心设置的定位圆环和位于定位圆环中心处的中心点标识部，通过定位刻度盘的中心与阀体的中心是否对准来判断安装是否合格，若定位刻度盘的中心与阀体的中心未对准则说明钟摆阀的安装出现了偏差、需要进行调整，根据定位刻度盘上的定位圆环和定位刻度线判断具体的偏移方向和偏移量，根据偏移方向和偏移量对钟摆阀进行调整，使得安装过程判断准确，避免因为操作人员的经验差异导致判断结果不同的现象。

本实用新型半导体加工设备包括上述的钟摆阀定位治具组件，用带有定位圆环的定位刻度盘来量化表征不具备明显位置标示的阀体，通过定位刻度盘的中心与阀体的中心是否对准来判断安装是否合格，提高阀体安装的准确性和效率。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式提供的半导体加工设备的结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式提供的定位刻度盘的结构示意图；

图3是本实用新型具体实施方式提供的定位刻度盘的使用状态结构示意图；

图4是本实用新型具体实施方式提供的位置感应器的位置设置示意图。

图中：

1、定位刻度盘；3、腔室；4、硅片；5、载台；6、涡轮泵；7、等离子体；8、射频电源；11、定位圆环；12、中心点标识部；13、定位线；14、刻度线；15、位置感应器；21、阀体；22、摆杆；23、驱动装置；24、固定框；31、进气管；32、腔室管道；211、定位标示部。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实施方式公开一种钟摆阀定位治具组件以及包括该钟摆阀定位治具组件的半导体加工设备。如图1所示，该半导体加工设备包括腔室3，腔室3的上方通过进气管31连通至反应气体存储装置，用于向腔室3内通入反应气体；腔室3内形成有等离子体7(等离子体是一种等离子状态的物质，并不固定存在于某一空间或位置，图1中仅是为了示意性的说明有等离子体的存在才用标号7示出)，具体的，进气管31通入反应气体，反应气体经过射频电源8电离生成等离子体7；载台5上承载有硅片4(晶圆)，等离子体7沉积在硅片4上，经过多次沉积后在硅片4上形成所需的膜层；腔室3的下方通过腔室管道32连接至用于抽取气体的涡轮泵6，钟摆阀设置在腔室3和涡轮泵6之间，通过钟摆阀调节腔室管道32的开度。

在具有真空装置的半导体加工设备中通常需要设置钟摆阀，通过钟摆阀来改变腔室管道32中敞开面积和关闭面积之比，从而控制腔室3内反应气体的浓度，从而精确控制硅片4加工后其上的线宽数值和均匀性。

其中，钟摆阀包括相连接的阀体21、摆杆22和固定框24，环状的固定框24位于阀体21的上方且固定在腔室管道32上或固定在半导体加工设备的其它结构上，驱动装置23能通过驱动摆杆22带阀体21做钟摆运动。

如图2和图3所示，钟摆阀定位治具组件优选包括由透明材料制成的定位刻度盘1，操作人员透过定位刻度盘1能看到下方阀体21；定位刻度盘1上设置有多个同心设置的定位圆环11和位于定位圆环11中心处的中心点标识部12，任意相邻两个定位圆环11之间的间距相等；定位刻度盘1上还设置有两条定位线13，两条定位线13呈相互垂直状态，在至少一条定位线13上设置有多条刻度线14，优选的，刻度线14的刻度精度为2mm。

安装钟摆阀时，将钟摆阀定位治具组件的定位刻度盘1固定在固定框24，环状的固定框24能支撑住定位刻度盘1的边缘且不影响定位刻度盘1中部的可透视性。优选的，阀体21与定位刻度盘1的尺寸相同，便于更精准地判断阀体21是否安装到位。

定位刻度盘1能够量化阀体21的位置偏移量，即通过定位刻度盘1为不具备明显位置标示的阀体21增加标示，安装人员能更准确地判断阀体21是否安装到位，当阀体21偏移时能通过刻度线14和定位圆环11准确地测出位置偏移量，按照此位置偏移量即可调节阀体21的位置。定位刻度盘1上的定位圆环11、定位线13和刻度线14等结构清楚稳定，操作人员可以准确地获知阀体21的位置偏移量，不会因为操作人员的主观判断程度和经验差别而得出不同的结论，也不会因为设备不同而导致判断结果不同。

将阀体21精准地安装在正中位置后，腔室3内的抽气效率控制更精确，所得到的硅片4上的线宽和均匀性更好。具体的，当阀体21位置偏移稍大时，会对日常腔体3的测漏产生影响；当钟摆阀位置偏移较大时，会对涡轮泵6的工作效率产生严重后果。通过定位刻度盘1的量化显示，操作人员能准确快捷地安装阀体21，避免引发上述问题。

如图4所示，在上述结构的基础上，钟摆阀定位治具组件还包括自动偏差补偿装置，用于实时检测阀体21的位置偏差并自动进行补偿。自动偏差补偿装置优选包括位置感应器15、驱动装置23和控制装置(未示出)，用于实时检测钟摆阀的位置偏差的位置感应器15设置在机台内壁等固定件上，控制装置与位置感应器15信号连接，驱动装置23与控制装置信号连接且驱动连接所述钟摆阀。

优选的，自动偏差补偿装置包括两个位置感应器15，两个位置感应器15的检测方向相垂直，分别位于九点钟方向(即九点钟的时候，时针所指示的方向)和十二点钟方向(即十二点钟的时候，时针所指示的方向)，其中，所谓“检测方向相垂直”是指一个位置感应器15与阀体21中心形成第一条连线，另一个位置感应器15与阀体21中心形成第二条连线，这两条连线相互之间垂直。

两个位置感应器15能时时监控阀体21的位置，半导体加工设备运行时，一旦阀体21的位置出现偏差，位置感应器15能及时发现并向控制装置发送反馈信息；控制装置向钟摆阀组件的驱动装置23发送信号，驱动装置23通过摆杆22带阀体21做钟摆运动，直至阀体21恢复至设定位置处，维持半导体加工设备的持续正常运行，避免对腔体3内等离子浓度控制不精确，进而避免影响硅片4上的线宽和均匀性。

需要指出的是，自动偏差补偿装置中位置感应器15的数量不限于是两个，一个或者三个及三个以上也是可以的。两个位置感应器15的监测准确度更高，而且一旦阀体21出现偏差时两个位置感应器15能更及时地察觉到，所以更推荐使用两个位置感应器15这种结构。

当自动偏差补偿装置包括三个及三个以上的位置感应器15时，全部的位置感应器15两两间隔设定角度设置，九点钟方向、十二点钟方向、三点钟方向以及六点钟方向都是优选的设置位置。位置感应器15的数量越多则监测越准确，但过多设置位置感应器15会导致自动偏差补偿装置的成本提高。而且，三个及三个以上的位置感应器15所得到的监测结果相较于两个位置感应器15所得到的监测结果，准确性的提升量比较有限。

当自动偏差补偿装置中仅有一个位置感应器15时，对位置感应器15本身的精确度要求比较高，导致可供选择的产品较少，进而导致一旦位置感应器15损坏的话有可能找不到合适的替代品或无法及时找到合适的替代品，致使整个自动偏差补偿装置都无法使用。

通过上述描述可知，该钟摆阀定位治具组件主要包括定位刻度盘1和位置感应器15这两部分。当半导体加工设备正常运行时，位置感应器15处于工作状态，实时监控阀体21的位置，当阀体21的位置出现偏差时驱动装置23能及时带动阀体21做钟摆运动，直至阀体21恢复至设定位置处。

当半导体加工设备异常宕机或机台维护后，需要重新安装钟摆阀的阀体21。在重新安装阀体21时操作人员很难凭借目测的方法安装准确，此时便需要将定位刻度盘1先固定到指定位置处，根据定位刻度盘1的中心点标识部12与阀体21上的定位标示部211是否对齐来判断阀体21是否安装到位，达到准确安装的目的。

定位刻度盘1的具体使用方法：步骤S1、操作人员先将固定框24固定在腔室管道32上或固定在半导体加工设备的其它结构上，再将阀体21大致放置在中心位置处。固定框24的作用是为定位刻度盘1提供支撑，而且也对定位刻度盘1进行了定位。

步骤S2、然后将定位刻度盘1放置在固定框24，通过透明的定位刻度盘1进行观察，判断定位刻度盘1的中心点标识部12与阀体21上的定位标示部211是否对齐。当定位刻度盘1的中心点标识部12与阀体21上的定位标示部211对齐时，则判定阀体21安装位置准确；当定位刻度盘1的中心点标识部12与阀体21上的定位标示部211不对齐时，则判定阀体21安装位置存在偏差。

步骤S3、因为定位刻度盘1上有定位圆环11、定位线13和刻度线14的结构，当定位刻度盘1的中心点标识部12与阀体21上的定位标示部211不对齐时，操作人员能很清楚地知道阀体21安装出现了偏差而且能准确地知道偏差方向和偏移量。

具体的，位于中心点标识部12两侧的定位线13上均设置有刻度线14，根据阀体21上的定位标示部211是位于左侧刻度线14范围内还是位于右侧刻度线14范围内即可获知阀体21是偏向了左边还是偏向了右边，即判断出了偏差方向。

刻度线14包括多个两两等间距设置的短线，每个短线上或者间隔一段距离的短线上可以标示该点与中心点标识部12之间的距离值，操作人员根据读取定位标示部211所在位置处的短线上的距离值获知偏移量。

当然，因为定位刻度盘1本身面积有限且透明材料上难以制作清洗的数值，短线上也可以不标示该点与中心点标识部12之间的距离值，操作人员通过点数定位标示部211所在位置处与中心点标识部12之间所包含的短线数量，用短线数量值乘以相邻两个短线间的距离值亦可得到中心点标识部12与定位标示部211之间的距离值。

步骤S4、操作人员根据刻度线14数值得到阀体21所需调整的角度值及偏移量后，将该角度值及偏移量发送给控制装置，控制装置向钟摆阀的驱动装置23发送信号，驱动装置23通过摆杆22带阀体21做钟摆运动，直至阀体21恢复至设定位置处，从而令阀体21的中心与腔室管道32的轴线相重合。

具体的，当阀体21偏向左边时，驱动装置23通过摆杆22带着阀体21向右侧做钟摆运动，以求将阀体21的偏移量缩减为零；当阀体21偏向右边时，驱动装置23通过摆杆22带着阀体21向左侧做钟摆运动，以求将阀体21的偏移量缩减为零。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种钟摆阀定位治具组件，其特征在于，包括定位刻度盘(1)，所述定位刻度盘(1)上设置有多个同心设置的定位圆环(11)和位于所述定位圆环(11)中心处的中心点标识部(12)，任意相邻两个所述定位圆环(11)之间的间距相等；

所述钟摆阀定位治具组件还包括自动偏差补偿装置，用于实时检测钟摆阀的位置偏差并自动进行补偿；其中，所述自动偏差补偿装置包括：

位置感应器(15)，用于实时检测钟摆阀的位置偏差；

控制装置，与所述位置感应器(15)信号连接；以及，

驱动装置(23)，与所述控制装置信号连接，且驱动连接所述钟摆阀；

所述控制装置能够根据所述位置感应器(15)检测的位置偏差控制所述驱动装置(23)驱动钟摆阀摆动进行位置补偿。

2.根据权利要求1所述的钟摆阀定位治具组件，其特征在于，所述定位刻度盘(1)上还设置有相互垂直的两条定位线(13)，在至少一条所述定位线(13)上设置有多条刻度线(14)。

3.根据权利要求2所述的钟摆阀定位治具组件，其特征在于，所述刻度线(14)的刻度精度为2mm。

4.根据权利要求1所述的钟摆阀定位治具组件，其特征在于，所述位置感应器(15)的数量为两个，两个所述位置感应器(15)的检测方向相垂直。

5.一种半导体加工设备，包括钟摆阀，其特征在于，还包括如权利要求1至4中任一项所述的钟摆阀定位治具组件。

6.根据权利要求5所述的半导体加工设备，其特征在于，在所述钟摆阀的阀体(21)的中心上设置有定位标示部(211)，所述定位标示部(211)与所述中心点标识部(12)相重合。

7.根据权利要求5所述的半导体加工设备，其特征在于，所述半导体加工设备包括腔室(3)，所述腔室(3)通过进气管(31)连通至反应气体存储装置，所述腔室(3)内设置有用于承载硅片(4)的载台(5)，所述腔室(3)通过腔室管道(32)连接至涡轮泵(6)，所述钟摆阀设置在所述腔室(3)和所述涡轮泵(6)之间。

8.根据权利要求6所述的半导体加工设备，其特征在于，所述阀体(21)与所述定位刻度盘(1)的尺寸相同。

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