CN111681986A - 半导体工艺设备及其晶舟升降装置 - Google Patents

半导体工艺设备及其晶舟升降装置 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种半导体工艺设备及其晶舟升降装置。该晶舟升降装置包括：第一升降机构、第二升降机构、传动组件、推拉舟、驱动器、同步检测组件及控制器；第一升降机构及第二升降机构间隔设置，推拉舟与第一升降机构及第二升降机构连接；驱动器与第一升降机构连接，用于驱动第一升降机构升降；传动组件连接第一升降机构及第二升降机构；同步检测组件设置于第二升降机构上，用于检测第二升降机构的升降距离；控制器用于在第一升降机构的升降距离和第二升降机构的升降距离不相同时，停止驱动器。本申请实施例实现了两个升降机构同步升降，能有效避免升降机导杆断裂，从而大幅提高安全性能。

Description

半导体工艺设备及其晶舟升降装置
技术领域
本申请涉及半导体加工技术领域，具体而言，本申请涉及一种半导体工艺设备及其晶舟升降装置。
背景技术
目前，随着光伏行业的不断发展壮大，行业间的竞争也越来越激烈，市场对大产能、高效率生产设备的需求也越来越旺盛。现在市面上的主流扩散炉设备大多为五管1200片，而随着竞争日益激烈更大产能的扩散炉设备已呼之欲出。由于设备的升级及产能的增加，晶舟长度尺寸不断增加以便于承载更多的硅片。作为扩散炉设备最重要组成部件之一的晶舟升降机构，其用于传输晶舟的推拉舟长度尺寸势必要增加，以晶舟升降机构需要提升的重量将会大大增加，其跨距也需要有较大的增加。而现有的晶舟升降机构无法满足大产能的需求，并且由于跨距较大导致推拉舟的两端不能同步升降从而极易造成升降机导杆断裂、无法安全提升等巨大隐患，甚至会造成推拉舟掉落，
对设备造成巨大的损失。
发明内容
本申请针对现有方式的缺点，提出一种半导体工艺设备及其晶舟升降装置，用以解决现有技术存在的推拉舟无法同步升降从而造成升降机导杆断裂、无法安全提升等技术问题。
第一个方面，本申请实施例提供了一种半导体工艺设备中的晶舟升降装置，包括：第一升降机构、第二升降机构、传动组件、推拉舟、驱动器、同步检测组件及控制器；所述第一升降机构及所述第二升降机构间隔设置，所述推拉舟与所述第一升降机构及所述第二升降机构连接，所述第一升降机构及所述第二升降机构用于带动所述推拉舟升降，所述推拉舟用于向所述半导体工艺设备中传输晶舟；所述驱动器与所述第一升降机构连接，用于驱动所述第一升降机构升降；所述传动组件连接所述第一升降机构及所述第二升降机构，使所述驱动器在驱动所述第一升降机构升降的同时，通过所述传动组件驱动所述第二升降机构升降；所述同步检测组件设置于所述第二升降机构上，用于检测所述第二升降机构的升降距离；所述控制器与所述驱动器、所述同步检测组件连接，用于通过所述驱动器确定所述第一升降机构的升降距离，并比较所述第一升降机构的升降距离和所述第二升降机构的升降距离，在所述第一升降机构的升降距离和所述第二升降机构的升降距离不相同时，停止所述驱动器。
于本申请的一实施例中，所述第一升降机构及所述第二升降机构均包括升降导杆、升降机及连板，所述升降导杆沿竖直方向固定设置；所述升降机设置于所述升降导杆上，用于在所述驱动器的驱动下在所述升降导杆上升降；所述连板设置于所述升降机上，用于连接所述推拉舟；所述升降机包括有连接轴，所述第一升降机构的连接轴通过所述传动组件与所述第二降机构的连接轴连接。
于本申请的一实施例中，所述传动组件包括多个传动轴，两个相邻的所述传动轴之间设置有转换轴及至少一个轴承座，所述转换轴的两端分别通过联轴器与相邻的两个所述传动轴连接，所述转换轴穿设在所述轴承座中，所述轴承座设置在所述推拉舟上；邻近所述第一升降机构的传动轴通过联轴器与所述第一升降机构的连接轴连接，邻近所述第二升降机构的传动轴通过联轴器与所述第二升降机构的连接轴连接。
于本申请的一实施例中，所述驱动器的输出轴通过联轴器与所述第一升降机构的连接轴连接。
于本申请的一实施例中，所述传动轴为中空结构，且直径大于等于21毫米。
于本申请的一实施例中，所述联轴器一侧设置有定位环，所述定位环用于对所述联轴器进行轴向限位。
于本申请的一实施例中，所述同步检测组件包括传感器、安装板、感应片及安装块，所述安装板设置所述第二升降机构上，所述传感器设置于所述安装板上，并且与所述控制器连接；所述安装块设置于所述第二升降机构的连接轴上，并且随该连接轴旋转而旋转，所述感应片设置在所述安装块上，并且随所述安装块旋转而旋转，所述传感器用于检测所述感应片旋转的圈数。
于本申请的一实施例中，所述升降机为螺旋升降机；所述驱动器包括步进电机或者伺服电机。
第二个方面，本申请实施例提供了一种半导体工艺设备，包括炉管、晶舟以及如第一个方面提供的晶舟升降装置。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：
本申请实施例通过在第一升降机构上设置有驱动器，第二升降机构上设置有同步检测组件，并且传动组件设置于第一升降机构及第二升降机构之间，控制器获取两个升降机构的升降距离，从而判断两个升降机构是否同步升降，从而实现两个升降机构同步带动推拉舟升降，能有效避免升降机导杆断裂，从而能大幅提高本申请实施例的安全性能，进而还有效提高经济效益。进一步的，由于两个升降机构能同步升降，因此还能有效防止两个升降机构由于不同步升降造成的故障，从而进一步提高本申请实施例的安全性及降低故障率。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例提供的一种省略推拉舟的晶舟升降装置的结构示意图；
图2A为本申请实施例提供的一种晶舟升降装置的初始状态示意图；
图2B为本申请实施例提供的一种晶舟升降装置的上升状态示意图；
图2C为本申请实施例提供的一种晶舟升降装置的未同步上升状态示意图；
图3为本申请实施例提供的一种晶舟升降装置的侧视示意图；
图4为本申请实施例提供的一种晶舟升降装置的局部放大示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
本申请实施例提供了一种半导体工艺设备中的晶舟升降装置，该晶舟升降装置的结构示意图如图1至图2A所示，包括：第一升降机构1、第二升降机构2、传动组件3、推拉舟4、驱动器5及同步检测组件6及控制器(图中未示出)；第一升降机构1及第二升降机构2间隔设置，推拉舟4与第一升降机构1及第二升降机构2连接，第一升降机构1及第二升降机构2用于带动推拉舟4升降，推拉舟4用于向半导体工艺设备中传输晶舟；驱动器5与第一升降机构1连接，用于驱动第一升降机构1升降；传动组件3连接第一升降机构1及第二升降机构2，使驱动器5在驱动第一升降机构1升降的同时，通过传动组件3驱动第二升降机构2升降；同步检测组件6设置于第二升降机构2上，用于检测第二升降机构2的升降距离；控制器与驱动器5、同步检测组件6连接，用于通过驱动器5确定第一升降机构2的升降距离，并比较第一升降机构的升降距离1和第二升降机构2的升降距离，在第一升降机构1的升降距离和第二升降机构2的升降距离不相同时，停止驱动器5。
如图1至图2C所示，本申请实施例针对的半导体工艺设备具体可以为卧式扩散炉设备，第一升降机构1及第二升降机构2可以沿扩散炉设备的长度延伸方向间隔设置，推拉舟4设置于第一升降机构1及第二升降机构2上。传动组件3设置于第一升降机构1及第二升降机构2之间，用于实现两者的同步传动。驱动器5可以设置于第一升降机构1上，用于驱动第一升降机构1升降，传动组件3用于同步传动第二升降机构2升降。同步检测组件6可以设置于第二升降机构2上，用于检测第二升降机构2的升降距离。控制器(图中未示出)与驱动器5及同步检测组件6连接，控制器能通过驱动器5实时获取第一升降机构1的升降距离，然后控制器可以对比第一升降机构1的升降距离与第二升降机构2的升降距离，当第一升降机构1的升降距离与第二升降机构2的升降距离相同时，则说明两个升降机构同步运动；当第一升降机构1的升降距离与第二升降机构2的升降距离不同时，则说明两个升降机构非同步运作，此时控制器能控制驱动器5停止运行。由此实现两个升降机构同步升降，避免产生升降机构导杆断裂的情况发生，进而大幅提高设备的安全性。在实际应用时，驱动器5能驱动第一升降机构1上升，传动组件3同步带动第二升降机构2上升，推拉舟4能将承载有硅片的晶舟送入扩散炉设备的炉管内，然后两个升降机构同步下降以将晶舟放置于炉管内，然后推拉舟4再退出炉管外侧，从而完成扩散炉设备的上料动作，由于下料动作与上料动作相反因此不再赘述。
本申请实施例通过在第二升降机构上设置同步检测组件，使控制器可以获取两个升降机构的升降距离，从而判断两个升降机构是否同步升降，能有效避免升降机构导杆断裂，大幅提高设备的安全性能，进而有效提高经济效益。进一步的，由于两个升降机构能同步升降，因此还能有效防止两个升降机构由于不同步升降造成的故障，从而进一步提高设备的安全性，降低故障率。
需要说明的是，本申请实施例并不限定驱动器5及同步检测组件6的设置位置，例如两者的设置位置可以互换，即驱动器5设置于第二升降机构2上，同步检测组件6设置于第一升降机构1上。因此本申请实施例并不以此为在限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，第一升降机构1及第二升降机构2均包括升降导杆、升降机及连板，升降导杆沿竖直方向固定设置；升降机设置于升降导杆上，用于在驱动器的驱动下在升降导杆上升降；连板设置于升降机上，用于连接推拉舟4；升降机包括有连接轴，第一升降机构1的连接轴通过传动组件3与第二升降机构2的连接轴连接。
如图1所示，第一升降机构1包括有升降导杆11、升降机12及连板13；而第二升降机构2同样包括有升降导杆21、升降机22及连板23，由于两个升降机构相同，因此以下针对第一升降机构1进行说明。第一升降机构1的升降导杆11的底端通过安装座111固定设置，第二升降机构2的升降导杆21的底端通过安装座211固定设置，例如设置于卧式扩散炉设备的上料侧，但是本申请实施例并不以此为限。升降导杆11的上部套设有升降机12，升降机12在驱动器5的驱动下在升降导杆11上进行升降，连板13通过螺栓连接方式将推拉舟4固定于升降机12上，但是本申请实施例并不限定推拉舟4与升降机12的具体连接方式，采用上述连接方式能提高拆装维护效率，从而降低应用及维护成本。进一步的，由于推拉舟4设置于升降机12上，即本申请实施例整体采用倒装形式，使升降导杆11受推拉舟4的自重而受压，因为升降导杆11的抗压强度远大于其抗拉强度，由此可大幅避免两个升降机构运动不同步造成的升降导杆11拉断现象的产生，从而进一步降低故障率，提高安全性。进一步的，第一升降机构的升降机12包括有连接轴，第二升降机构2的升降机22也包括有连接轴，第一升降机构1的连接轴通过传动组件3与第二降机构2的连接轴连接。
于本申请的一实施例中，传动组件3包括多个传动轴31，两个相邻的传动轴31之间设置有转换轴32及至少一个轴承座33，转换轴32的两端分别通过联轴器7与相邻的两个传动轴31连接；转换轴32穿设在轴承座33中，轴承座33设置在推拉舟4上；邻近第一升降机构1的传动轴31通过联轴器7与第一升降机构1的连接轴连接，邻近第二升降机构2的传动轴31通过联轴器7与第二升降机构的连接轴连接。可选地，传动轴31为中空结构，且传动轴31的直径为21毫米以上。
如图1所示，传动轴31可以采用金属制成的中空杆状结构，传动轴31的直径可以为21毫米以上，将传动轴31制作为空心结构，在不影响传动轴31的使用效果的同时，可有效减少传动轴31的重量。由于推拉舟4及两个升降机构的跨距较大，传动组件3采用两个传动轴31串联设置的方式，并且两个传动轴31可以采用联轴器7连接，同时增加传动轴31的直径，可有效减少传动轴31的径向晃动，极大地降低了传动轴31断轴和联轴器7脱落的风险。位于第一升降机构1一侧的传动轴31采用联轴器7与第一升降机构1的连接轴连接，而位于第二升降机构2一侧的传动轴32也采用联轴器7与第二升降机构2的连接轴连接。采用多个空心结构且轴径大的传动轴31进行传动，在不增加两个升降机构重量的前提下，以及在相同的工况下，根据材料力学可知传动轴31越短其挠度也越小，即传动轴31的晃动变形量越小，因此能有效避免传动轴31的径向晃动，减少了传动轴31晃动造成的联轴器7脱落及传动轴31变形断裂现象的产生。
需要说明的是，本申请实施例并不限定传动轴31的数量，例如传动轴31的数量可以为两个以上，并且本申请实施例并不限定传动轴31的结构以及传动轴31直径的具体数值。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
如图1至图2C所示，转换轴32具体可以为采用金属材质制成的空心杆状结构。转换轴32设置于两个相邻的传动轴31之间，并且转换轴32的两端可以通过联轴器7与两个传动轴31的端部连接，但是本申请实施例并不限定具体连接方式。轴承座33可以通过螺栓连接的方式设置于推拉舟4的中部位置，并且两个轴承座33沿转换轴32的延伸方式并列设置。转换轴32套设于两个轴承座33内，轴承座33用于支撑转换轴32。采用上述设计，由于转换轴32的固定于推拉舟4上，能进一步使得传动轴31的晃动变形量变小，因此它可有效避免传动轴31的径向晃动，减少了传动轴31晃动造成的联轴器7脱落及传动轴31变形断裂现象的产生，进而大幅提高本申请实施例的安全性。
需要说明的是，本申请实施例并不限定转换轴32及轴承座33的数量，转换轴32的数量可以根据传动轴31的数量对应设置，而轴承座33的数量可以根据转换轴32的长度对应设置。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图1及图4所示，驱动器5的输出轴通过联轴器7与第一升降机构1的连接轴连接。可选地，联轴器7的一侧设置有定位环8，定位环8用于对联轴器7进行轴向限位。优选的，每个联轴器7都可以设置有一定位环8。具体来说，由于在联轴器7的一侧设置有定位环8，定位环8可以对联轴器7起到限位作用以防止联轴器7的轴向移动。当联轴器7产生松动时，定位环8可限制联轴器7的轴向运动，从而有效避免联轴器7松动而掉落的风险。需要说明的是，本申请实施例对于定位环8的设置方式并不限定，例如联轴器7的两侧均可以设置有定位环8。因此本申请实施例对此并不进行限定，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，同步检测组件6包括有传感器61、安装板62、感应片63及安装块64，安装板62设置于第二升降机构2上，传感器61设置于安装板62上，即传感器61通过安装板62设置于第二升降机构2上，并且传感器61与控制器连接；安装块64设置于第二升降机构2的连接轴上，并且随该连接轴旋转而旋转，感应片63设置于安装块64上，即感应片63通过安装块64设置于第二升降机构2的连接轴上，并且感应片63随安装块64旋转而旋转，传感器61用于检测感应片63旋转的圈数。
如图3所示，传感器61通过安装板62设置于第二升降机构2上，安装板62可以通过螺栓连接方式设置于第二升降机构2右侧面上。传感器61同样可以采用螺栓连接的方式设置于安装板62上，并且传感器61靠近第二升降机构2的连接轴设置。感应片63通过安装块64设置于第二升降机构2的连接轴上，安装块64设置于第二升降机构2的连接轴端部上，感应片63套设于该安装块64上，通过第二升降机构2的连接轴旋转带动感应片63进行旋转，传感器61实时检测第二升降机构2的旋转圈数以获取第二升降机构2的升降距离。由于第二升降机构2的连接轴与传动组件3连接，因此传感器61检测第二升降机构2的连接轴的旋转圈数，以获取第二升降机构2的升降距离，控制器通过判断第二升降机构2与第一升降机构1的升降距离是否相同，从而判断两个升降机构是否同步升降。采用上述设计，由于传感器61与感应片63配合监测的升降距离较为准确，可有效杜绝两个升降机构不同步运动造成的故障现象，从而大幅提高安全性及降低故障率。
需要说明的是，本申请实施例并不限定传感器61的类型，例如传感器61可以是距离传感器，用于检测第二升降机构2的升降距离。因此本申请实施例并不以此为在限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图1所示，升降机为螺旋升降机，升降机的升降导杆即为螺杆，驱动器的驱动轴与升降机的连接轴连接，连接轴通过升降机内部的传动机构将动力传输至升降机，使升降机沿升降导杆升降运动；驱动器5包括步进电机或者伺服电机。由于两个升降机构的升降机均采用相同的螺旋升降机，提高了两个升降机构的互换性，便于前期的安装和后期的维护更换，从而大幅提高了本申请实施例的拆装维护效率。驱动器5采用步进电机或者伺服电机，不仅控制升降的精度较高，而且能有效降低应用及维护成本。
基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种半导体工艺设备，包括炉管、晶舟及如上述各实施例提供的晶舟升降装置。
应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：
本申请实施例通过在第二升降机构上设置有同步检测组件，使控制器可以获取两个升降机构的升降距离，从而判断两个升降机构是否同步升降，从而实现两个升降机构同步带动推拉舟升降，能有效避免升降机构导杆断裂，从而能大幅提高设备的安全性能，进而有效提高经济效益。进一步的，由于两个升降机构能同步升降，因此还能有效防止两个升降机构由于不同步升降造成的故障，从而进一步提高设备的安全性，降低故障率。
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。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，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。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种半导体工艺设备中的晶舟升降装置，其特征在于，包括：第一升降机构、第二升降机构、传动组件、推拉舟、驱动器、同步检测组件及控制器；
所述第一升降机构及所述第二升降机构间隔设置，所述推拉舟与所述第一升降机构及所述第二升降机构连接，所述第一升降机构及所述第二升降机构用于带动所述推拉舟升降，所述推拉舟用于向所述半导体工艺设备中传输晶舟；
所述驱动器与所述第一升降机构连接，用于驱动所述第一升降机构升降；所述传动组件连接所述第一升降机构及所述第二升降机构，使所述驱动器在驱动所述第一升降机构升降的同时，通过所述传动组件驱动所述第二升降机构升降；
所述同步检测组件设置于所述第二升降机构上，用于检测所述第二升降机构的升降距离；
所述控制器与所述驱动器、所述同步检测组件连接，用于通过所述驱动器确定所述第一升降机构的升降距离，并比较所述第一升降机构的升降距离和所述第二升降机构的升降距离，在所述第一升降机构的升降距离和所述第二升降机构的升降距离不相同时，停止所述驱动器。
2.如权利要求1所述的晶舟升降装置，其特征在于，所述第一升降机构及所述第二升降机构均包括升降导杆、升降机及连板，所述升降导杆沿竖直方向固定设置；所述升降机设置于所述升降导杆上，用于在所述驱动器的驱动下在所述升降导杆上升降；所述连板设置于所述升降机上，用于连接所述推拉舟；所述升降机包括有连接轴，所述第一升降机构的连接轴通过所述传动组件与所述第二降机构的连接轴连接。
3.如权利要求2所述的晶舟升降装置，其特征在于，所述传动组件包括多个传动轴，两个相邻的所述传动轴之间设置有转换轴及至少一个轴承座，所述转换轴的两端分别通过联轴器与相邻的两个所述传动轴连接，所述转换轴穿设在所述轴承座中，所述轴承座设置在所述推拉舟上；邻近所述第一升降机构的传动轴通过联轴器与所述第一升降机构的连接轴连接，邻近所述第二升降机构的传动轴通过联轴器与所述第二升降机构的连接轴连接。
4.如权利要求2所述的晶舟升降装置，其特征在于，所述驱动器的输出轴通过联轴器与所述第一升降机构的连接轴连接。
5.如权利要求3或4所述的晶舟升降装置，其特征在于，所述传动轴为中空结构，且直径大于等于21毫米。
6.如权利要求3或4所述的晶舟升降装置，其特征在于，所述联轴器一侧设置有定位环，所述定位环用于对所述联轴器进行轴向限位。
7.如权利要求2所述的晶舟升降装置，其特征在于，所述同步检测组件包括传感器、安装板、感应片及安装块，所述安装板设置所述第二升降机构上，所述传感器设置于所述安装板上，并且与所述控制器连接；所述安装块设置于所述第二升降机构的连接轴上，并且随该连接轴旋转而旋转，所述感应片设置在所述安装块上，并且随所述安装块旋转而旋转，所述传感器用于检测所述感应片旋转的圈数。
8.如权利要求2所述的晶舟升降装置，其特征在于，所述升降机为螺旋升降机；所述驱动器包括步进电机或者伺服电机。
9.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括炉管、晶舟及如权利要求1至8的任一所述的晶舟升降装置。
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