真空泵的安装结构、安装方法及半导体器件的加工装置与流程

1.本发明涉及半导体器件的加工设备，尤其涉及一种真空泵的安装结构、一种真空泵的安装方法，以及一种半导体器件的加工装置。


背景技术：

2.在半导体器件的加工过程中，通常涉及真空环境下的薄膜生长工艺，因此需要为反应腔体配备真空泵来提供真空的薄膜生长环境。在现有技术中，真空泵一般通过螺栓等形式固定连接反应腔体。然而，在这种固定连接的安装方式下，一旦真空泵发生转子破裂或转子接触定子等故障情况，就会导致真空泵本体的剧烈转动，并向其与反应腔体的固定法兰施加巨大的急停扭矩冲击。以分子泵为例，其急停扭矩m可以达到105n
·
m。固定螺栓在该急停扭矩的作用下，有变形断裂风险，且残余的急停扭矩将会进一步作用到反应腔室上，从而造成安装螺栓断裂、电气线路破裂、固定法兰损伤，甚至机台框架溃散等严重的后果。
3.为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种真空泵的安装技术，用于吸收真空泵对反应腔体的旋转冲击能量，以避免真空泵故障对反应腔体、电气线路，以及半导体器件的加工机台的物理破坏，从而降低真空泵故障造成的故障损失。


技术实现要素：

4.以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。
5.为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种真空泵的安装结构、一种真空泵的安装方法，以及一种半导体器件的加工装置，能够吸收真空泵对反应腔体的旋转冲击能量，以避免真空泵故障对反应腔体、电气线路，以及半导体器件的加工机台的物理破坏，从而降低真空泵故障造成的故障损失。
6.具体来说，根据本发明的第一方面提供的上述真空泵的安装结构包括固定件及活动件。所述固定件的第一端固定连接反应腔体，而其第二端设有环状凸台，并经由所述环状凸台活动连接活动件的第一端。所述活动件的第一端设有限位环，并经由所述限位环活动连接所述固定件。所述活动件的第二端固定连接真空泵。所述活动件沿所述真空泵的转子的旋转方向上设有弹性件。在所述弹性件于所述固定件的旋转路径上设有限位件。响应于所述真空泵发生旋转，所述真空泵经由所述活动件带动所述弹性件在所述旋转路径上沿所述旋转方向位移，并使所述弹性件接触所述限位件。
7.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述环状凸台设有向心凹陷的第一斜面。所述限位环设有与所述环状凸台同心的向心凸起的第二斜面。所述限位环经由所述第二斜面活动连接所述固定件的第一斜面，以实现所述活动件及所述固定件的自动对心。
8.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述限位环的内径大于所述环状凸台的内
径，并小于所述环状凸台的外径，以限定所述活动件与所述固定件的活动连接，并支持所述活动件的径向微调及其在绕所述固定件的周向旋转。
9.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述限位件设于所述固定件的第一端，并向所述固定件的第二端延伸至所述弹性件于所述固定件的旋转路径。所述限位件与所述固定件的第二端保持预设间距，以限定所述活动件与所述固定件的活动连接，并支持所述活动件的轴向微调。
10.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述固定件设有多个所述限位件。各所述限位件均匀地分布于所述固定件的圆周。所述活动件设有对应数量的弹性件，各所述弹性件均匀地分布于所述活动件的圆周。
11.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述固定件为固定法兰。所述活动件为活法兰。所述固定法兰的上端经由第一螺栓固定连接所述反应腔体，而其下端活动连接所述活法兰的上端。所述活法兰的下端经由第二螺栓固定连接所述真空泵。此外，所述弹性件为气体弹簧。所述限位件为限位挡板。
12.此外，根据本发明的第二方面提供的上述真空泵的安装方法包括以下步骤：将安装结构的固定件的第一端固定连接到反应腔体，其中，所述固定件的第二端设有环状凸台，并经由所述环状凸台活动连接所述安装结构的活动件的第一端的限位环；以及将所述真空泵固定连接到所述活动件的第二端，其中，所述活动件沿所述真空泵的转子的旋转方向上设有弹性件，在所述弹性件于所述固定件的旋转路径上设有限位件，响应于所述真空泵发生旋转，所述真空泵经由所述活动件带动所述弹性件在所述旋转路径上沿所述旋转方向位移，并使所述弹性件接触所述限位挡板。
13.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述限位环的内径大于所述环状凸台的内径，并小于所述环状凸台的外径，以限定所述活动件与所述固定件的活动连接，并支持所述活动件的径向微调及其在绕所述固定件的周向旋转。所述将所述真空泵固定连接到所述活动件的第二端的步骤包括：径向微调和/或周向旋转所述真空泵和/或所述活动件，以使所述真空泵的第一固定接口对准所述活动件的第二端的第二固定接口；以及将所述真空泵的第一固定接口固定连接到所述活动件的第二固定接口。
14.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述环状凸台设有向心凹陷的第一斜面。所述限位环设有与所述环状凸台同心的向心凸起的第二斜面。在将所述真空泵固定连接到所述活动件的第二端之后，所述安装方法还包括以下步骤：沿径向顶起固定连接的所述真空泵及所述活动件；以及释放固定连接的所述真空泵及所述活动件，以经由所述第一斜面及所述第二斜面来实现所述活动件及所述固定件的自动对心。
15.此外，根据本发明的第三方面提供的上述半导体器件的加工装置包括反应腔体、真空泵，以及本发明的第一方面提供的上述真空泵的安装结构。所述真空泵经由所述安装结构连接所述反应腔体。
附图说明
16.在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
17.图1示出了根据本发明的一些实施例提供的真空泵的安装结构的示意图。
18.图2示出了根据本发明的一些实施例提供的环状凸台与限位环的示意图。
19.图3示出了根据本发明的一些实施例提供的真空泵的安装方法的流程示意图。
具体实施方式
20.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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发明中的具体含义。
22.另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。
23.能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。
24.如上所述，在现有技术中，真空泵一般通过螺栓等形式固定连接反应腔体。然而，在这种固定连接的安装方式下，一旦真空泵发生转子破裂或转子接触定子等故障情况，就会导致真空泵本体的剧烈转动，并向其与反应腔体的固定法兰施加巨大的急停扭矩冲击。以分子泵为例，其急停扭矩m可以达到105n
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m。固定螺栓在该急停扭矩的作用下，有变形断裂风险，且残余的急停扭矩将会进一步作用到反应腔室上，从而造成安装螺栓断裂、电气线路破裂、固定法兰损伤，甚至机台框架溃散等严重的后果。
25.为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种真空泵的安装结构、一种真空泵的安装方法，以及一种半导体器件的加工装置，能够吸收真空泵对反应腔体的旋转冲击能量，以避免真空泵故障对反应腔体、电气线路，以及半导体器件的加工机台的物理破坏，从而降低真空泵故障造成的故障损失。
26.在一些实施例中，本发明的第二方面提供的上述真空泵的安装方法，可以基于本发明的第一方面提供的上述真空泵的安装结构来实施，用于连接真空泵及反应腔体，以构成本发明的第三方面提供的上述半导体器件的加工装置。
27.请结合参考图1及图2。图1示出了根据本发明的一些实施例提供的真空泵的安装结构的示意图。图2示出了根据本发明的一些实施例提供的环状凸台与限位环的示意图。
28.如图1及图2所示，在本发明的一些实施例中，真空泵10的安装结构可以包括固定件21及活动件22。该固定件21的第一端(例如：上端)固定连接反应腔体(未绘示)，而其第二端(例如：下端)设有环状凸台211，并经由该环状凸台211活动连接活动件22的第一端(例如：上端)。该活动件22的第一端(例如：上端)设有限位环221，并经由该限位环221活动连接固定件21。该活动件22的第二端(例如：下端)固定连接真空泵10。进一步地，该活动件22沿真空泵10的转子的旋转方向上设有弹性件222。在弹性件222于固定件21的旋转路径上设有限位件212。响应于真空泵10因转子破裂或转子接触定子等故障情况而发生旋转，真空泵10将经由活动件22带动弹性件222在其旋转路径上沿转子的旋转方向位移，并使弹性件222撞击限位件212。此时，弹性件22将在活动件22及限位件212的双重挤压下发生形变，以吸收该旋转冲击能量，从而降低实际传递到固定件21及上方的反应腔体的旋转冲击能量。
29.此外，如图1所示，真空泵10上还可以设有电源接口11等电气线路。通过设置限位件212和弹性件222来限制真空泵10的旋转角度，本发明可以避免真空泵10因旋转过度而拉断电气线路，从而避免电气泄漏对维护人员造成高压电气伤害。
30.具体来说，在图1及图2所示的实施例中，安装结构的固定件21可以选用固定法兰，而其活动件22可以选用活法兰。该固定法兰21的上端经由一个或多个第一螺栓固定连接反应腔体，而其下端经由环状凸台211及限位环221活动连接活法兰22的上端。该活法兰22的下端可以经由一个或多个第二螺栓连接真空泵10的进气法兰，以实现该活法兰22与真空泵10之间的固定连接。
31.进一步地，在一些实施例中，上述固定法兰21上可以设有多个限位件212。该限位件212可以选用限位挡板。各限位挡板212可以均匀地分布于固定法兰21的圆周，并向下端的活法兰22延伸至弹性件222于固定法兰21的旋转路径。对应地，上述活法兰22上可以设有对应数量的弹性件222。该弹性件222可以选用氮气弹簧等气体弹簧。各气体弹簧222可以均匀地分布于活法兰22的圆周。如此，响应于真空泵10因转子破裂或转子接触定子等故障情况而发生旋转，真空泵10将经由活法兰22带动多个气体弹簧222同步在其旋转路径上沿转子的旋转方向位移，并使各气体弹簧222分别撞击对应的限位挡板212。此时，各气体弹簧222中的气体(例如：氮气)将在活法兰22及限位挡板212的双重挤压下发生等量或非等量的形变，以均匀、稳定地吸收圆周各位置的旋转冲击能量，从而全方位地降低实际传递到固定法兰21及上方的反应腔体的旋转冲击能量。通过配置多个均匀分布的限位件212及弹性件222，本发明一方面可以降低单个限位件212及弹性件222所受到的旋转冲击能量，从而降低对单个限位件212及弹性件222的强度要求，并提升该限位件212及弹性件222的可靠性，另一方面可以提升能量吸收的均匀性，从而防止能量吸收不均匀所产生的径向或轴向的冲击能量对固定件21及上方的反应腔体造成额外的损害。
32.更进一步地，在图2所示的实施例中，环状凸台211可以设有向心凹陷的第一斜面。限位环221可以设有与环状凸台211同心的向心凸起的第二斜面。限位环221可以经由第二斜面活动连接环状凸台211的第一斜面，以实现活动件22及固定件21的自动对心。
33.以下将结合一些真空泵的安装方法的实施例来描述上述安装结构的自动对心及吸收旋转能量的原理。本领域的技术人员可以理解，这些安装方法只是本发明提供的一些非限制性的实施方式，旨在清楚地展示本发明的主要构思，并提供一些便于公众实施的具体方案，而非用于限制该安装结构的全部功能或全部工作方式。同样地，该安装结构也只是
本发明提供的一种非限制性的实施方式，不对这些安装方法中各步骤的执行主体及执行对象构成限制。
34.请结合参考图1至图3，图3示出了根据本发明的一些实施例提供的真空泵的安装方法的流程示意图。
35.如图1至图3所示，在安装真空泵10的过程中，技术人员可以首先使用螺栓等安装方式，将安装结构的固定件21的第一端(例如：上端)固定连接到反应腔体。在此，该固定件21的第二端(例如：下端)设有环状凸台211。固定件21经由该环状凸台211活动连接安装结构的活动件22的第一端(例如：上端)的限位环221。
36.之后，技术人员可以借助叉车等托举设备，将分子泵等真空泵10托起并对准活动件22的第二端(例如：下端)。具体来说，在图2所示的实施例中，限位环221的内径可以大于环状凸台211的内径，并小于环状凸台211的外径。如此，该设计一方面可以限定活动件22与固定件21的活动连接，以防止活动件22脱离固定件21，另一方面可以支持活动件22关于固定件21的径向微调，以及活动件22绕固定件21的周向旋转。在将真空泵10固定连接到活动件22的第二端的过程中，技术人员一方面可以通过操纵叉车来径向微调和/或周向旋转真空泵10，以使该真空泵10的第一螺栓/第一螺孔等第一固定接口，对准活动件22的第二端的第二螺栓/第二螺孔等第二固定接口。另一方面，技术人员还可以径向微调和/或周向旋转活动件22，以同样达到使该真空泵10的第一螺栓/第一螺孔等第一固定接口，对准活动件22的第二端的第二螺栓/第二螺孔等第二固定接口的效果。之后，技术人员可以使用螺栓等方式，将真空泵10的第一固定接口安装到活动件22的第二固定接口，以实现真空泵10与活动件22的固定连接。
37.进一步地，在图2所示的实施例中，限位件212可以设于固定件21的第一端(例如：上端)，并向固定件21的第二端(例如：下端)延伸至弹性件222于固定件21的旋转路径。而且，该限位件212可以优选地与固定件21的第二端(例如：下端)保持一预设间距(例如：0.5～5cm)。如此，该设计一方面可以限定活动件22与固定件21的活动连接，以防止活动件22脱离固定件21，另一方面可以支持活动件22关于固定件21的轴向微调。在将真空泵10固定连接到活动件22的第二端之后，技术人员还可以通过操纵叉车沿径向顶起再释放固定连接的真空泵10及活动件22。此时，在环状凸台211的向心凹陷的第一斜面、限位环221的与环状凸台211同心的向心凸起的第二斜面，以及重力的共同作用下，固定连接的真空泵10及活动件22将自由落下，并实现活动件22及固定件21的自动对心。相比于由技术人员手动操作叉车进行大重量的真空泵10与反应腔体的对心操作的现有技术，本发明可以有效提升真空泵10与反应腔体的对心精度及对心效率，并降低技术人员的操作难度。
38.尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
39.提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一
致的最广范围。