阀门机构及半导体加工设备的制作方法

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种阀门机构及半导体加工设备。

背景技术：

半导体加工设备通常由多个可密封的腔室组成，这些腔室相邻且各自独立。例如，单个半导体制造设备通常包括一个或多个工艺腔室以及与该工艺腔室连接的传输腔室。传输腔室与工艺腔室的连接部分设置有阀口以及用于开启或封闭该阀口的阀门机构，在传输半导体晶片时，阀门机构开启阀口，以供传输腔室中的机械手通过；在完成传输工作之后，阀门机构封闭阀口，从而分别将传输腔室与工艺腔室封闭，并各自独立。

图1为现有的半导体加工设备的局部示意图。图2为现有的阀门机构的剖视图。请一并参阅图1和图2，半导体加工设备包括传输腔室1、工艺腔室2和阀门机构3。其中，传输腔室1和工艺腔室2相互对接，且在二者的对接处设置有阀口4，用以使传输腔室1和工艺腔室2相连通。阀门机构3设置在传输腔室1和工艺腔室2之间，且由阀板6和用于驱动该阀板6上下运动的驱动机构5组成，用以开启或封闭阀口4。

由于上述阀门机构3设置在传输腔室1和工艺腔室2之间，若工艺腔室2为多个，则传输腔室1与各个工艺腔室2之间均设置有阀门机构3，这增加了半导体加工设备的整体体积，腔室布局不紧凑。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种阀门机构及半导体加工设备，其可以在腔室体积不变的前提下， 减小半导体加工设备的整体体积，同时使腔室布局更为紧凑。

为实现本发明的目的而提供一种阀门机构，用于开启或封闭腔室的阀口；其特征在于，包括阀板以及用于驱动所述阀板上升或下降的驱动装置，其中，所述阀板设置在所述腔室的内部，且所述阀板与所述阀口分别具有倾斜的对接面，所述阀板的对接面与所述阀口的对接面相互平行；所述阀板通过上升或下降使其对接面与所述阀口的对接面相接触或相分离，以实现所述阀口的开启或封闭。

优选的，所述阀板的对接面位于所述阀口的对接面下方。

优选的，所述驱动装置包括升降轴和气缸，其中，所述升降轴竖直设置，且所述升降轴的上端与所述阀板连接，所述升降轴的下端与所述气缸连接；所述气缸用于驱动所述升降轴上升或下降。

优选的，所述驱动装置包括旋转组件、升降轴和气缸，其中，所述升降轴竖直设置，且所述升降轴的上端通过所述旋转组件与所述阀板连接；所述升降轴的下端与所述气缸连接；所述气缸用于驱动所述升降轴上升或下降；所述旋转组件用于允许所述阀板在预定角度范围内旋转，并且旋转的中心线平行于所述阀板的对接面在水平方向上的中心线，且垂直于所述升降轴。

优选的，所述旋转组件包括旋转轴和调节件，其中，所述旋转轴沿所述阀板旋转的中心线设置，且与所述升降轴的上端连接，并且所述旋转轴与所述阀板可旋转地连接；所述调节件用于将所述阀板相对于所述旋转轴旋转的角度限定在所述预定角度范围内。

优选的，所述旋转组件还包括两个轴承座和两个滚动轴承，其中，所述两个轴承座沿所述阀板旋转的中心线间隔设置在所述阀板背离其对接面的表面；每个所述轴承座中设置有一个所述滚动轴承，所述旋转轴的两端分别穿过所述两个滚动轴承，且所述旋转轴与所述滚动轴承相配合。

优选的，所述调节件包括固定部，所述固定部固定在所述旋转轴上，且位于所述两个滚动轴承之间；并且，在所述固定部上分别设置有第一阻挡部和第二阻挡部，二者均位于所述轴承座的旋转路径上，其中，所述第一阻挡部用于在所述阀板的旋转角度到达所述预定 角度范围的其中一个边界值时，阻挡所述轴承座继续旋转；所述第二阻挡部用于在所述阀板的旋转角度到达所述预定角度范围的其中另一个边界值时，阻挡所述轴承座继续旋转。

优选的，所述阀板与所述阀口的两个对接面的倾斜角度均为45°。

优选的，所述预定角度范围为：大于等于43°，并小于等于47°。

优选的，在所述阀板的对接面的上侧边处设置有圆柱，所述圆柱与所述旋转轴相互平行；对应地在所述阀口的对接面的上侧边处设置有凹槽，所述阀板在所述圆柱进入所述凹槽内，并与之相接触时，无法继续上升。

优选的，所述阀门机构还包括波纹管组件；在所述腔室底部的腔室壁上设置有沿其厚度方向贯穿的第一通孔，所述气缸位于所述腔室的外部，且固定在所述腔室的底部；所述升降轴的下端经由所述第一通孔延伸至所述腔室的外部，并与所述气缸连接；所述波纹管组件位于所述腔室内，且套设在所述升降轴上，用以对所述升降轴与所述第一通孔之间的间隙进行密封。

优选的，所述阀门机构还包括安装部件和波纹管组件，其中，在所述腔室底部的腔室壁上设置有沿其厚度方向贯穿的第一通孔，所述安装部件与所述腔室底部的腔室壁密封连接，且在所述安装部件的顶部设置有安装凹槽，所述安装凹槽与所述第一通孔对接，且在所述安装部件中，且位于所述安装凹槽内设置有贯穿其底部厚度的第二通孔；所述气缸位于所述安装部件的外部，且固定在所述安装部件的底部；所述升降轴的下端依次经由所述第一通孔和第二通孔延伸至所述腔室的外部，并与所述气缸连接；所述波纹管组件位于所述安装凹槽内，且套设在所述升降轴上，用以对所述升降轴与所述第二通孔之间的间隙进行密封。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，包括至少两个腔室以及用于开启或封闭相邻的两个所述腔室之间的阀口的阀门机构，所述阀门机构采用本发明提供的上述阀门机构。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的阀门机构，其阀板设置在腔室内部，且阀板与阀口分别具有倾斜的对接面，阀板的对接面与阀口的对接面相互平行，该阀板通过上升或下降使其对接面与阀口的对接面相接触或相分离，以实现阀口的开启或封闭。由于阀板设置在腔室内部，这可以在腔室体积不变的前提下，减小半导体加工设备的整体体积，同时使腔室布局更为紧凑。

本发明提供的半导体加工设备，通过采用本发明提供的上述阀门机构，可以在腔室体积不变的前提下，减小整体体积，同时使腔室布局更为紧凑。

附图说明

图1为现有的半导体加工设备的局部示意图；

图2为现有的阀门机构的剖视图；

图3为本发明实施例提供的阀门机构开启阀口的局部剖视图；

图4为本发明实施例提供的阀门机构的局部结构示意图；

图5为本发明实施例提供的阀门机构封闭阀口的局部剖视图。

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，下面结合附图来对本发明提供的阀门机构及半导体加工设备进行详细描述。

本发明提供的阀门机构，用于开启或封闭腔室的阀口。该阀口贯通设置在侧壁上，当阀口开启时，相邻的两个腔室相互连通，此时可以在这两个腔室之间进行被加工工件的传输。当阀口关闭时，相邻的两个腔室相互独立、且均处于封闭状态。本发明提供的阀门机构包括阀板以及用于驱动该阀板上升或下降的驱动装置，其中，阀板设置在腔室的内部，且阀板与阀口分别具有倾斜的对接面，阀板的对接面与阀口的对接面相互平行。阀板通过上升或下降使其对接面与阀口的对接面相接触或相分离，以实现阀口的开启或封闭。由于阀板设置在腔室内部，这可以在腔室体积不变的前提下，减小半导体加工设备的整体体积，同时使腔室布局更为紧凑。

下面对本发明提供的阀门机构的具体实施方式进行详细描述。具体地，图3为本发明实施例提供的阀门机构开启阀口的局部剖视图。图4为本发明实施例提供的阀门机构的局部结构示意图。图5为本发明实施例提供的阀门机构封闭阀口的局部剖视图。请一并参阅图3-图5，阀门机构包括阀板12以及用于驱动该阀板12上升或下降的驱动装置，其中，阀板12设置在腔室10的内部。在腔室10的侧壁上设置有阀口11，该阀口11在侧壁内侧的端面用作与阀板12对接的对接面111，该对接面111相对于竖直方向倾斜，且面朝斜下方的方向。而且，阀板12具有与阀口11对接的对接面121，该对接面121位于阀口11的对接面111下方，且相对于竖直方向倾斜，且面朝斜上方的方向，并与阀口11的对接面111相对，即，对接面121与对接面111相互平行，且彼此相对。当驱动装置驱动阀板12上升或下降时，阀板12的对接面121与阀口11的对接面111相接触或相分离，以实现阀口11的开启或封闭。优选的，阀板12与阀口11的两个对接面的倾斜角度均为45°。

在本实施例中，驱动装置包括旋转组件、升降轴17和气缸18，其中，升降轴17竖直设置，且该升降轴17的上端通过旋转组件与阀板12连接；升降轴17的下端与气缸18连接；气缸18用于驱动升降轴17上升或下降；旋转组件用于允许阀板12在预定角度范围内旋转，并且旋转的中心线平行于阀板12的对接面121在水平方向上的中心线，且垂直于升降轴17，如图4所示，X方向即为阀板12旋转的中心线所在方向，Y方向为垂直于阀板12的对接面121的方向。借助旋转组件，不仅可以在阀板12与阀口11对接时，起到缓冲的作用，避免设置在阀板12与阀口11之间的密封圈过度磨损，从而可以提高密封圈的使用寿命。而且还可以使阀板12通过调整其对接面121的倾斜角度，而自动实现与阀口11的对接面111完全贴合，从而可以避免因加工误差、尺寸误差或者运动误差等因素造成阀板12与阀口11的对接面不能完成贴合。优选的，上述预定角度范围为：大于等于43°，并小于等于47°。这样，阀板12的对接面121可以围绕其X方向旋转轴顺时针或逆时针旋转2°。

在本实施例中，旋转组件包括旋转轴23、调节件、两个轴承座13和两个滚动轴承26，其中，旋转轴23沿阀板12旋转的中心线设置，即，沿X方向设置，且与升降轴17的上端连接，并且旋转轴23与阀板12可旋转地连接。可旋转地连接方式具体为：两个轴承座13沿阀板12旋转的中心线(X方向)间隔设置在阀板12背离其对接面121的表面122；每个轴承座13中设置有一个滚动轴承26，旋转轴23的两端分别穿过两个滚动轴承26，且旋转轴23与滚动轴承26相配合，从而实现旋转轴23与阀板12可旋转地连接。当然，在实际应用中，还可以采用其他任意连接方式，只要能够使阀板12能够相对于旋转轴23旋转即可。

调节件用于将阀板12相对于旋转轴23旋转的角度限定在上述预定角度范围内。在本实施例中，调节件包括固定部14，该固定部14固定在旋转轴23上，且位于两个滚动轴承26之间；并且，在固定部14上分别设置有第一阻挡部22和第二阻挡部24，二者均位于轴承座13的旋转路径上，换言之，当轴承座13相对于旋转轴23旋转时，势必会与第一阻挡部22或第二阻挡部24相遇，并被阻挡而无法继续前进。其中，当轴承座13与第一阻挡部22相遇，此时阀板12的旋转角度到达预定角度范围的其中一个边界值。当轴承座13与第二阻挡部24相遇，此时阀板12的旋转角度到达预定角度范围的其中另一个边界值。例如，若预定角度范围为：大于等于43°，并小于等于47°，该预定角度范围的两个边界值分别为43°和47°。在这种情况下，第一阻挡部22和第二阻挡部24在阀板12的旋转角度分别到达43°和47°时，阻挡轴承座26继续旋转，从而将阀板12相对于旋转轴17旋转的角度限定在上述预定角度范围内。，容易理解，第一阻挡部22和第二阻挡部24的位置应满足：第一阻挡部22阻挡轴承座13旋转的方向与第二阻挡部24阻挡轴承座13旋转的方向相反。优选的，在本实施例中，第一阻挡部22和第二阻挡部24分别为两个，用以同时阻挡两个轴承座26的运动。

优选的，如图5所示，在阀板12的对接面121的上侧边处设置有圆柱21，该圆柱21与旋转轴23相互平行，即，沿X轴设置。对 应地在阀口11的对接面111的上侧边处设置有凹槽27，阀板12在圆柱21进入凹槽27内，并与之相接触时，无法继续上升。也就是说，在阀板12上升的过程中，圆柱21会在阀板12到达一定的高度时进入凹槽27内，并且圆柱21的外表面与凹槽27的内表面完全接触，此时阀板12无法继续上升。由此可知，借助圆柱21和凹槽27，可以起到限定阀板12的上升高度的作用，以保证阀板12准确地到达可封闭阀口11的位置处。另外，当圆柱21的外表面与凹槽27的内表面完全接触，以使阀板12无法继续上升时，受到加工误差、尺寸误差或者运动误差等因素的限制，阀板12与阀口11的对接面可能不能完成贴合，如图5所示，阀板12与阀口11的对接面之间存在夹角A，在这种情况下，可以继续驱动阀板12上升，此时阀板12会自动围绕其旋转轴旋转，直至阀板12的对接面121与阀口11的对接面111完全贴合，从而不仅可以避免因加工误差、尺寸误差或者运动误差等因素造成阀板12与阀口11的对接面不能完成贴合，而且还可以在阀板12与阀口11对接时，起到缓冲的作用，避免设置在阀板12与阀口11之间的密封圈过度磨损，从而可以提高密封圈的使用寿命。

在本实施例中，阀门机构还包括安装部件16和波纹管组件，其中，在腔室底部的腔室壁上设置有沿其厚度方向贯穿的第一通孔，安装部件16与腔室底部的腔室壁密封连接，且在该安装部件16的顶部设置有安装凹槽，该安装凹槽与第一通孔对接，且在安装部件16中，且位于安装凹槽内设置有贯穿其底部厚度的第二通孔；气缸18位于安装部件16的外部，且固定在安装部件16的底部；升降轴17的下端依次经由第一通孔和第二通孔延伸至腔室10的外部，并与气缸18(的活塞杆)连接；波纹管组件位于安装凹槽内，且套设在升降轴17上，用以对升降轴17与第二通孔之间的间隙进行密封，从而可以保证腔室10的真空度。具体来说，该波纹管组件包括上法兰19、下法兰20和波纹管15，其中，上法兰19通过调节件的固定部14与旋转轴23固定连接，并与升降轴17的上端连为一体；下法兰20套设在升降轴17上，且固定在安装凹槽的底面上，并且在下法兰20与安装凹槽的底面之间还设置有密封件(图中未示出)，用以对二者之间 的间隙进行密封。波纹管15套设在升降轴17上，且位于上法兰19和下法兰20之间，并分别与二者密封连接。

需要说明的是，在本实施例中，驱动装置包括旋转组件，但是本发明并不局限于此，在实际应用中，也可以省去旋转组件，而仅利用升降轴和气缸驱动阀板上升或下降。在这种情况下，阀板相对于升降轴固定不动，即，其倾斜角度始终不变。

还需要说明的是，在实际应用中，若腔室内部的高度充足，可以省去上述安装部件16，在这种情况下，在腔室底部的腔室壁上设置有沿其厚度贯穿的第一通孔，上述气缸18位于腔室10的外部，且固定在腔室10的底部；升降轴17的下端经由第一通孔延伸至腔室10的外部，并与气缸18连接；波纹管组件位于腔室10内，且套设在升降轴17上，用以对升降轴17与第一通孔之间的间隙进行密封。

综上所述，本发明实施例提供的阀门机构，其阀板设置在腔室内部，且阀板与阀口分别具有倾斜的对接面，该阀板通过上升或下降使其对接面与阀口的对接面相接触或相分离，以实现阀口的开启或封闭。由于阀板设置在腔室内部，这可以在腔室体积不变的前提下，减小半导体加工设备的整体体积，同时使腔室布局更为紧凑。

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，其包括至少两个腔室以及用于开启或封闭相邻的两个腔室之间的阀口的阀门机构，该阀门机构采用了本发明实施例提供的上述阀门机构。

本发明实施例提供的半导体加工设备，通过采用本发明实施例提供的上述阀门机构，可以在腔室体积不变的前提下，减小整体体积，同时使腔室布局更为紧凑。

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。