CN105088173A - 一种半导体设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半导体设备，包括反应腔室和波纹管装置，波纹管装置包括波纹管、波纹管轴和波纹管固定件，波纹管固定件实现将波纹管装置固定在反应腔室底部，波纹管和波纹管固定件套置在波纹管轴的外侧壁，且波纹管的两端分别与波纹管轴和波纹管固定件固定连接，借助波纹管沿波纹管轴的轴向伸缩，实现位于波纹管轴上的基片在反应腔室内上下移动，在波纹管轴的外侧壁上设置有限位件，限位件的外径不小于波纹管固定件的内径，限位件在波纹管轴的轴向上的位置设置为：在波纹管拉伸至最大允许长度的条件下，限位件与波纹管固定件相接触的位置处。该半导体设备可提高波纹管使用寿命、精度、稳定性和可靠性，拆卸更加容易、方便，降低设备维护时间。

Description

一种半导体设备

技术领域

本发明属于半导体设备制造技术领域，具体涉及一种半导体设备。

背景技术

物理气相沉积（PhysicalVaporDeposition，以下简称PVD）设备是应用比较广泛的半导体加工设备，通过采用物理方法在基片等被加工工件的表面上沉积薄膜。PVD的主要方法包括真空蒸镀、溅射镀膜和电弧等离子体镀膜等，所沉积的薄膜包括金属薄膜、合金膜、化合物薄膜、陶瓷薄膜、半导体薄膜和聚合物等。

PVD设备的工艺环境一般为真空环境，且往往需要在真空环境中进行位移动作。由于波纹管是一种用可折叠皱纹片沿折叠伸缩方向连接成的管状弹性敏感元件，因此，PVD设备中往往采用波纹管组成的弹性密封装置以实现在承受较多循环次数的变动载荷和较大位移的条件下进行位移动作。图1为具有现有的PVD设备的结构简图。图2为图1中波纹管装置的仰视图。请一并参阅图1和图2，PVD设备包括反应腔室10和波纹管装置，波纹管装置包括波纹管轴11、波纹管12、波纹管法兰13、安装板14、螺钉15和密封圈16，其中，波纹管12和波纹管法兰13套置在波纹管轴11的外侧壁上，且波纹管12的两端分别与波纹管轴11和波纹管法兰13焊接固定；安装板14也套置在波纹管轴11的外侧壁上，且位于波纹管法兰13的下方；波纹管轴11贯穿反应腔室10底板的通孔（图中未示出），波纹管法兰13和安装板14在该通孔位置处分别位于反应腔室10的内侧和外侧，且二者通过螺钉15固定；密封圈16设置在波纹管法兰13和反应腔室10底板相接触的位置处，用以密封反应腔室10；另外，在波纹管轴11的上表面上设置有基盘17，用于承载基片S，该波纹管装置通过对波纹管12的拉伸和压缩，可实现波纹管轴11相对波纹管法兰13在其轴向上进行上下移动，以实现带动基片在反应腔室10内上下移动，且波纹管12拉伸的最大值小于波纹管12的最大允许长度，所谓最大允许长度是指在波纹管12不发生塑性变形的前提下的最大长度。

在安装上述波纹管装置时，首先安装密封圈16；然后将固定连接的波纹管轴11、波纹管12和波纹管法兰13自反应腔室10的顶部进入反应腔室10内，且使波纹管轴11贯穿反应腔室10底板的通孔；再将安装板14由下向上套置在波纹管轴11的外侧，并用螺钉15将波纹管法兰13和安装板14固定。在拆卸上述波纹管装置时，首先将螺钉15拆卸；然后将安装板14由上向下与波纹管轴11分离；再将波纹管轴11向上提以使波纹管法兰13与反应腔室10的底板分离，并自反应腔室10的顶部传出反应腔室。

在实际应用中，由于在PVD设备工作时反应腔室10内为真空环境，而波纹管12内侧为大气环境，这使得在大气压力作用下密封圈16会将波纹管法兰13与反应腔室10的底板粘结在一起，因此，在对波纹管装置进行拆卸时会存在以下技术问题：即使将波纹管12拉伸至最大允许长度，仍然不能将波纹管法兰13与反应腔室10底板分离，如果波纹管12继续被拉伸会降低其精度、稳定性和可靠性，且需要在拆卸的过程中频繁地将波纹管12过度拉伸才能实现波纹管法兰13与反应腔室10底板分离，这会造成波纹管12的使用寿命低，严重时会造成真空泄露，从而影响整个真空***的真空度。为此，在借助波纹管12被拉伸至最大允许长度仍然不能将波纹管法兰13与反应腔室10底板分离之后，通常需要向波纹管法兰施加由下至上的额外外力将其与反应腔室10的底板分离，这造成拆卸过程较复杂，从而造成设备维护时间长。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种半导体设备，其不仅可以提高波纹管的使用寿命、精度、稳定性和可靠性；而且可以使得波纹管装置拆卸更加容易、方便，进而可以降低设备维护时间。

为解决上述问题，本发明提供了一种半导体设备，包括反应腔室和波纹管装置，所述波纹管装置包括波纹管、波纹管轴和波纹管固定件，其中，所述波纹管固定件用于实现将所述波纹管装置固定在所述反应腔室的底部，所述波纹管和波纹管固定件套置在所述波纹管轴的外侧壁上，且所述波纹管的两端分别与波纹管轴和波纹管固定件固定连接，借助所述波纹管沿所述波纹管轴的轴向伸缩，以实现位于所述波纹管轴上的基片在所述反应腔室内上下移动，在所述波纹管轴的外侧壁上设置有限位件，所述限位件的外径不小于所述波纹管固定件的内径，并且所述限位件在所述波纹管轴的轴向上的位置设置为：在所述波纹管拉伸至最大允许长度的条件下，所述限位件与所述波纹管固定件相接触的位置处。

其中，所述限位件包括多个凸部，多个所述凸部沿所述波纹管轴的周向间隔设置，且每个所述凸部的外径不小于所述波纹管固定件的内径。

其中，所述多个凸部沿所述波纹管轴的周向间隔且均匀设置。

其中，所述限位件为沿所述波纹管轴的周向设置的环形凸部，所述环形凸部的外径不小于所述波纹管固定件的内径。

其中，所述环形凸部与所述波纹管轴采用一体成型的方式加工。

其中，所述环形凸部与所述波纹管轴采用螺纹连接方式固定。

其中，每个所述凸部与所述波纹管轴采用螺纹连接的方式固定。

其中，所述波纹管固定件包括波纹管法兰和安装板，所述波纹管法兰和所述波纹管固定连接；所述波纹管轴贯穿所述反应腔室的底壁，所述波纹管法兰和安装板分别位于所述底壁的两侧，且二者固定连接；并且在所述安装板上的内周壁上设置有贯穿其上下表面，且与所述限位件对应的凹部，所述凹部的外径不小于所述限位件的外径。

其中，还包括密封圈，所述密封圈设置在所述波纹管法兰与所述底壁相接触的位置处，用于密封二者的间隙。

其中，所述波纹管法兰与所述安装板采用螺纹连接方式固定。

本发明具有下述有益效果：

本发明提供的半导体设备，其在波纹管轴的外侧壁上设置有限位件，且限位件的外径不小于波纹管固定件的内径，限位件在波纹管轴向上的位置设置为：在波纹管拉伸至最大允许长度的条件下，限位件与波纹管固定件相接触的位置处，因此，在拆卸波纹管装置的过程中，当将波纹管轴向上提使得限位件与波纹管固定件相接触时，此时波纹管被拉伸到最大允许长度，继续将波纹管轴向上提，波纹管不会继续被拉伸，而向上提的拉力会自限位件施加至波纹管固定件的底部，可最终实现将波纹管固定件和底壁分离。由上可知，在拆卸过程中波纹管未被拉伸超过最大允许长度，这与现有技术相比，不需要将波纹管过度拉伸，也不需要向波纹管固定件施加额外外力，从而不仅可以提高波纹管的使用寿命、精度、稳定性和可靠性；而且可以使得波纹管装置拆卸更加容易、方便，进而可以降低设备维护时间。

附图说明

图1为具有现有的PVD设备的结构简图；

图2为图1中波纹管装置的仰视图；

图3为具有本发明实施例提供的半导体加工设备的结构示意图；

图4为图3中所示的波纹管装置的仰视图；以及

图5为图3中所示的区域I的局部放大图。

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半导体设备进行详细描述。

图3为具有本发明实施例提供的半导体加工设备的结构示意图。图4为图3中所示的波纹管装置的仰视图。图5为图3中所示的区域I的局部放大图。请一并参阅图3、图4和图5，本实施例提供的半导体设备，包括反应腔室30和波纹管装置。波纹管装置包括波纹管20、波纹管轴21和波纹管固定件。其中，波纹管固定件用于实现将波纹管装置固定在反应腔室的底部，波纹管20和波纹管固定件套置在波纹管轴21的外侧壁上，且波纹管20的两端分别与波纹管轴21和波纹管固定件固定连接（例如，焊接固定），借助波纹管20沿波纹管轴21的轴向伸缩，以实现位于波纹管轴21上的基片S在反应腔室30内上下移动，如图3所示，具体地，在波纹管轴21上设置有用于承载基片S的基盘28，波纹管固定件包括波纹管法兰22和安装板23，用于将波纹管装置固定在反应腔室30的底壁31上，在这种情况下，波纹管法兰22和波纹管20固定连接（例如，焊接固定）；波纹管轴21贯穿底壁31，波纹管法兰22和安装板23分别位于底壁31的两侧，且二者固定连接，具体地，二者采用螺纹连接方式固定连接，如图4中所示的螺钉24，当然，在实际应用中，二者还可以采用其他方式固定，在此不一一列举。

在波纹管轴21的外侧壁上设置有限位件，限位件的外径不小于波纹管固定件的内径，限位件在波纹管轴21轴向上的位置设置为：在波纹管20拉伸至最大允许长度的条件下，限位件与波纹管固定件相接触的位置处，所谓最大允许长度是指在波纹管20不发生塑性变形的前提下拉伸的最大长度；具体地，限位件包括多个凸部25，多个凸部25沿波纹管轴21的周向间隔设置，且每个凸部25的外径D不小于波纹管固定件的内径，具体地，在本实施例中，波纹管固定件采用波纹管法兰22和安装板23的固定结构，在这种情况下，在安装板23的内周壁上设置有贯穿其上下表面，且与凸部25（即，限位件）对应的凹部231，凹部231的外径D2不小于凸部25（即，限位件）的外径D，并且，凸部25的外径D不小于波纹管法兰22的内径D1，借助安装板23的凹部231与凸部25的位置一一对应，这可以使得在安装和拆卸时安装板23可沿波纹管轴21经由该凸部25装上或者卸下，或者，可以使得在将波纹管轴21向上提时凸部25经由该凹部231与波纹管法兰22相接触。

另外，具体地，如图4所示，限位件包括三个凸部25，每个凸部25与波纹管轴21采用螺纹连接的方式固定，如图5所示的螺栓26，当然，在实际应用中，每个凸部25和波纹管轴21也可以采用其他方式固定。

优选地，多个凸部25沿波纹管轴21的周向间隔且均匀设置，可以使得当将波纹管轴21向上提使得凸部25与波纹管法兰22相接触时，向上提的拉力依次通过波纹管轴21、螺栓26、凸部25（即，限位件）均匀地施加至波纹管法兰22的底部，从而可以提高波纹管装置拆卸过程的稳定性。

在本实施例中，波纹管装置还密封圈27，密封圈27设置在波纹管法兰22与底壁31相接触的位置处，用于密封二者的间隙，以保证反应腔室30内的真空度。

下面详细描述本实施例提供的半导体设备中的波纹管装置的安装和拆卸过程。具体地，安装过程：首先安装密封圈27；然后将固定连接的波纹管轴21、波纹管20和波纹管法兰22自反应腔室30的顶部进入反应腔室30内，且使波纹管轴21贯穿反应腔室30的底壁31；再将安装板23上的凹部231与凸部25位置一一对应，经由凸部25由下向上套置在波纹管轴21的外侧壁上，并借助螺钉24将波纹管法兰22和安装板23固定；

拆卸过程：首先将螺钉24拆卸；然后借助凹部231与凸部25的位置一一对应，安装板23经由凸部25由上向下自波纹管轴21拆下；再将波纹管轴21向上提，使得凸部25与波纹管法兰22的底部相接触，此时波纹管20被拉伸到最大允许长度，并继续将波纹管轴21向上提，波纹管20不会继续被拉伸，而向上提的拉力会依次通过波纹管轴21、螺栓26、凸部25施加至波纹管法兰22的底部，直至将波纹管法兰22与反应腔室30的底壁31分离，并将固定连接的波纹管轴21、波纹管20和波纹管法兰22自反应腔室30的顶部传出反应腔室30。

需要说明的是，在本实施例中，限位件包括三个凸部25，且三个凸部25沿波纹管轴21的周向间隔且均匀设置。但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，凸部25的数量可以根据具体情况进行设置，且多个凸部25也可以沿波纹管轴21的周向间隔不均匀设置；另外，每个凸部25的形状并不具体限定。

还需要说明的是，在实际应用中，限位件也可以为沿波纹管轴21的周向设置的环形凸部，环形凸部的外径不小于波纹管固定件的内径，在这种情况下，环形凸部的外径不小于波纹管法兰22的内径D1，安装板23上的凹部231为环形凹部，即，扩大了安装板23的内径D2，且安装板23的内径D2不小于环形凸部的外径。其中，环形凸部与波纹管轴21可以采用一体成型的方式加工；当然，也可以波纹管轴21与环形凸部二者相互独立，且二者采用诸如螺纹连接等的方式固定。

另外需要说明的是，在本实施例中，波纹管固定件采用波纹管法兰22和安装板23的具体结构。但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，波纹管固定件可以采用其他固定结构，例如，波纹管固定件仅包括波纹管法兰22，波纹管法兰22采用螺纹连接的方式直接固定在反应腔室30的底壁31的内侧，在这种情况下，具体地，限位件的外径只需要不小于波纹管法兰22的内径即可。

综上所述，在拆卸波纹管装置的过程中，当将波纹管轴21向上提使得限位件与波纹管固定件相接触时，此时波纹管20被拉伸到最大允许长度，继续将波纹管轴21向上提，波纹管20不会继续被拉伸，而向上提的拉力会自限位件施加至波纹管固定件的底部，可最终实现将波纹管固定件和底壁31分离。因此，在拆卸过程中波纹管20未被拉伸超过最大允许长度，这与现有技术相比，不需要将波纹管20过度拉伸，也不需要向波纹管固定件施加额外外力，从而不仅可以提高波纹管的使用寿命、精度、稳定性和可靠性；而且可以使得波纹管装置拆卸更加容易、方便，进而可以降低设备维护时间。

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，在不脱离本发明的原理和实质的情况下，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)

1.一种半导体设备，包括反应腔室和波纹管装置，所述波纹管装置包括波纹管、波纹管轴和波纹管固定件，其中，所述波纹管固定件用于实现将所述波纹管装置固定在所述反应腔室的底部，所述波纹管和波纹管固定件套置在所述波纹管轴的外侧壁上，且所述波纹管的两端分别与波纹管轴和波纹管固定件固定连接，借助所述波纹管沿所述波纹管轴的轴向伸缩，以实现位于所述波纹管轴上的基片在所述反应腔室内上下移动，其特征在于，在所述波纹管轴的外侧壁上设置有限位件，所述限位件的外径不小于所述波纹管固定件的内径，并且

所述限位件在所述波纹管轴的轴向上的位置设置为：在所述波纹管拉伸至最大允许长度的条件下，所述限位件与所述波纹管固定件相接触的位置处。

2.根据权利要求1所述的半导体设备，其特征在于，所述限位件包括多个凸部，多个所述凸部沿所述波纹管轴的周向间隔设置，且每个所述凸部的外径不小于所述波纹管固定件的内径。

3.根据权利要求2所述的半导体设备，其特征在于，所述多个凸部沿所述波纹管轴的周向间隔且均匀设置。

4.根据权利要求1所述的半导体设备，其特征在于，所述限位件为沿所述波纹管轴的周向设置的环形凸部，所述环形凸部的外径不小于所述波纹管固定件的内径。

5.根据权利要求4所述的半导体设备，其特征在于，所述环形凸部与所述波纹管轴采用一体成型的方式加工。

6.根据权利要求4所述的半导体设备，其特征在于，所述环形凸部与所述波纹管轴采用螺纹连接方式固定。

7.根据权利要求2所述的半导体设备，其特征在于，每个所述凸部与所述波纹管轴采用螺纹连接的方式固定。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的半导体设备，其特征在于，所述波纹管固定件包括波纹管法兰和安装板，所述波纹管法兰和所述波纹管固定连接；

所述波纹管轴贯穿所述反应腔室的底壁，所述波纹管法兰和安装板分别位于所述底壁的两侧，且二者固定连接；并且

在所述安装板上的内周壁上设置有贯穿其上下表面，且与所述限位件对应的凹部，所述凹部的外径不小于所述限位件的外径。

9.根据权利要求8所述的半导体设备，其特征在于，还包括密封圈，所述密封圈设置在所述波纹管法兰与所述底壁相接触的位置处，用于密封二者的间隙。

10.根据权利要求8所述的半导体设备，其特征在于，所述波纹管法兰与所述安装板采用螺纹连接方式固定。