CN112627662A - 半导体工艺设备及开门机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种开门机构，开门机构包括向第一方向移动的第一伸缩机构、向第二方向移动的第二伸缩机构和门体连接部，其中第一所述机构、第二伸缩机构、门体连接部和门体依次相连，本申请通过机械部件之间的装配连接关系以及第一伸缩件和第二伸缩件具备的运动方式，即可实现第一伸缩机构和第二伸缩机构的联动，进而实现门体的开关动作，相比电气控制方式能够省去电气布局成本，并且也能够降低对门体开关动作的控制难度，本申请还提出一种半导体工艺设备。

Description

半导体工艺设备及开门机构

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体工艺设备及开门机构。

背景技术

半导体工艺设备用于对半导体工件进行加工。在加工的过程中，半导体工件需要进出半导体工艺设备，这就需要半导体工艺设备的门体频繁开启和关闭。相关技术中，开门机构先将门体从半导体腔室的开口处移出，然后接着向开口的一侧移动，最终实现开门。关门过程则反向进行。此过程中，需要门体按照特定顺序进行动作才能达到开关门的目的，这就增加了电气布局成本和控制难度。

发明内容

本发明公开一种半导体工艺设备及其开门机构，以解决目前的开门机构电气布局成本高并且控制难度大的问题。

为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

一种开门机构，应用于半导体工艺设备，所述半导体工艺设备包括门体，所述开门机构包括依次连接的第一伸缩机构、第二伸缩机构和门体连接部，所述门体连接部用于与所述门体相连，所述第一伸缩机构用于向所述第二伸缩机构输入流体，以带动所述第二伸缩机构在第一方向移动以及所述门体在第二方向移动，其中，所述第一方向与所述第二方向相交。

进一步的，所述第一伸缩机构包括第一活塞杆，所述第一活塞杆与所述第二伸缩机构相连，且用于带动所述第二伸缩机构在所述第一方向移动，所述第二伸缩机构包括第二活塞杆，所述第二活塞杆与所述门体连接部相连，且用于带动所述门体在所述第二方向移动。

进一步的，所述第一伸缩机构还包括第一缸体，所述第一活塞杆部分位于所述第一缸体内，所述第一活塞杆能够将所述第一缸体划分为第一有杆腔和第一无杆腔；所述第二伸缩机构还包括第二缸体，所述第二活塞杆部分位于所述第二缸体内，所述第二活塞杆能够将所述第二缸体划分为第二有杆腔和第二无杆腔；所述第一有杆腔与所述第二有杆腔连通，所述第一无杆腔与所述第二无杆腔连通，所述第一无杆腔开设有第一流体口，所述第一有杆腔开设有第二流体口。

进一步的，所述第一活塞杆内开设有第一连接通道，所述第一连接通道连通所述第一无杆腔和所述第二无杆腔。

进一步的，所述第二缸体的端部为开口端，所述第一活塞杆的端部封堵在所述开口端，所述第一活塞杆的端部、所述第二缸体和所述第二活塞杆围成所述第二无杆腔。

进一步的，所述第一活塞杆内开设有第二连接通道，所述第二连接通道连通所述第二有杆腔和第一有杆腔。

进一步的，所述第二连接通道通过连接件与所述第二有杆腔连通，所述连接件连接于所述第一活塞杆与所述第二缸体之间。

进一步的，所述第二活塞杆的部分滑动地设置于所述第二缸体之内，且与所述第二缸体滑动配合，所述开门机构还包括弹性件，所述弹性件设于所述第二缸体之内，且所述弹性件弹性支撑于所述第二活塞杆的活塞与所述第二缸体之间，所述弹性件可随所述第二活塞杆的移动而伸缩。

进一步的，所述弹性件套设在所述第二活塞杆的杆体上，所述弹性件可沿所述第二活塞杆杆体伸缩。

一种半导体工艺设备，包括腔体、门体和所述的开门机构，所述腔体具有开口，所述开门机构用于带动所述门体移动，以封堵或避让所述开口。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

通过第一伸缩机构、第二伸缩机构、门体连接部和门体依次连接，以使第一伸缩机构带动第二伸缩机构向第一方向移动，门体向第二方向移动，使本申请仅通过机械部件之间的装配连接关系以及第一伸缩件和第二伸缩件具备的运动方式，就能实现第一伸缩机构和第二伸缩机构的联动，进而控制门体的开关动作，相比电气控制方式能够省去电气布局成本，并且也能够降低对门体开关动作的控制难度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例公开的开门机构的收纳状态图；

图2为本发明实施例公开的开门机构的伸出状态图；

图3为本发明实施例公开的半导体工艺设备关闭状态图；

图4为本发明实施例公开的半导体工艺设备打开状态图。

附图标记说明：

200-半导体工艺设备、

210-门体、220-开口、230-腔体、240-晶圆盒、

300-晶圆、

100-开门机构、

110-第一伸缩机构、

111-第一活塞杆、1111-第一连接通道、1112-第二连接通道、

112-第一有杆腔、1121-第二流体口、

113-第一无杆腔、1131-第一流体口、

114-第一缸体、

120-第二伸缩机构、

121-第二活塞杆、122-第二有杆腔、

123-第二无杆腔、

124-第二缸体、

130-门体连接部、140-连接件、150-弹性件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。

请参考图1～图4，一种开门机构100，应用于半导体工艺设备200。半导体工艺设备200包括腔体230、门体210和开门机构100。腔体230上设置开口220。开门机构100用于带动门体210移动，以封堵或避让开口220，从而实现向腔体230存取相应的待加工产品，比如半导体工艺设备200为加工硅片的反应炉，腔体230内设置有晶圆盒240，晶圆盒240能够在内部存储晶圆300。

如图1和图2所示，开门机构100包括依次连接的第一伸缩机构110、第二伸缩机构120和门体连接部130，门体连接部130用于与门体210相连。

第一伸缩机构110用于向第二伸缩机构120输入流体(例如液压油、气体等)，这样开门机构100通过流体驱动进行运动，同时门体210随开门机构100的运动而实现开关动作，具体方式如下：

第一伸缩机构110向第二伸缩机构120输入流体的过程中，第二伸缩机构120将整体向第一方向移动，从而带动门体210随第二伸缩机构120向第一方向移动；与此同时，第二伸缩机构120受到流体给与的驱动力，自身也将在第二方向进行伸缩运动，从而带动门体210随第二伸缩机构120向第二方向移动。

综上，通过流体驱动，可使第二伸缩机构120带动门体210向第一方向和第二方向进行移动，从而实现门体210的开关动作。同时需要指出的是，第一方向与第二方向彼此相交，这样门体210可向两个不同的方向运动。

在进一步的实施方案中，为优化门体210的运动路径，第一方向与第二方向可以彼此垂直，比如第二方向为门体210的纵移方向，且该纵移方向为开口220的贯通方向，第一方向为门体210的横移方向。这样门体210通过沿第二方向的纵移可以实现与腔体230的分离，以及门体210通过沿第一方向的横移实现与开口220的错位，进而便于晶圆300等被加工零件于腔体230中的存取，也便于对门体210开关动作的控制。

在一种可选方案中，如图1和图2所示，门体连接部130可以与门体210进行可拆卸连接，以实现开门机构100在半导体工艺设备200上的拆装，便于更换维护。更为具体的，门体连接部130具体为真空吸附机构，门体连接部130通过真空吸附的方式实现与门体210的连接。

更进一步的，如图1和图2所示，第一伸缩机构110可以包括第一活塞杆111，第一活塞杆111与第二伸缩机构120相连，且用于带动第二伸缩机构120在第一方向移动。第二伸缩机构可以包括第二活塞杆121，第二活塞杆121与门体连接部130相连，且用于带动门体210在第二方向移动。

这样，第一伸缩机构110和第二伸缩机构120均为活塞机构，比如气缸组件或液压缸组件，流体可以是与气缸组件适配的压缩空气或者与液压缸组件适配的液压油等，通过向第一伸缩机构110和第二伸缩机构120进行流体的输入或输出，即实现第一伸缩机构110通过第一活塞杆111，并向第一方向进行伸缩，以及实现第二伸缩机构120通过第二活塞杆121，并向第二方向实现伸缩，进而使门体210通过在第一方向和第二方向进行移动。

在更进一步的实施方案中，如图1和图2所示，第一伸缩机构110还可以包括第一缸体114。第一活塞杆111部分位于第一缸体114内，第一活塞杆111能够将第一缸体114划分为第一有杆腔112和第一无杆腔113。第一活塞杆111的杆***于第一有杆腔112中。

第二伸缩机构120还可以包括第二缸体124。第二活塞杆121部分位于第二缸体124内，第二活塞杆121能够将第二缸体124划分为第二有杆腔122和第二无杆腔123。第二活塞杆121的杆***于第二有杆腔122中。

第一有杆腔112与第二有杆腔122连通，第一无杆腔113与第二无杆腔123连通，第一无杆腔113开设有第一流体口1131，第一有杆腔112开设有第二流体口1121。

这样如图1和图3所示，当向第一流体口1131注入流体时，流体将流入第一无杆腔113，实现流体从第一无杆腔113一侧驱动第一活塞杆111，使第一活塞杆111向第一方向伸出，进而带动第二伸缩机构120整体向第一方向移动；与此同时，流体经第一无杆腔113流入第二无杆腔123，实现流体从第二无杆腔123一侧驱动第二活塞杆121，使第二活塞杆121向第二方向伸出，进而使门体210向第二方向移动。当第一无杆腔113和第二无杆腔123注满流体后，开门机构100将处于伸出状态，从而使门体210实现对开口220的封堵。

如图2和图4所示，当向第二流体口1121注入流体时，流体将流入第一有杆腔112，实现流体从第一有杆腔112一侧驱动第一活塞杆111，使第一活塞杆111向第一方向缩回，进而带动第二伸缩机构120整体向第一方向移动；与此同时，流体经一有杆腔112流入第二有杆腔122，实现流体从第二有杆腔122一侧驱动第二活塞杆121，使第二活塞杆121向第二方向缩回，进而使门体210向第二方向移动。当第一有杆腔112和第二有杆腔122注满流体后，第一伸缩机构110将处于缩回状态，从而使门体210实现对开口220的避让。

综上所述，通过选择不同的流体注入方向(向第一流体口1131或者向第二流体口1121注入流体)，能够实现第一伸缩机构110的伸缩，进而实现对门体210开关动作的控制，使控制更加简易方便。

在另一种可选方案中，还可以增加外接机构连接第一伸缩机构110。具体为设置该外接机构具有第一端和第二端。外接机构内存储流体，第一端连接第一流体口1131，第二端连接第二流体口1121。这样外接机构、第一端、第一有杆腔112和第二有杆腔122依次相接构成第一回路；外接机构、第二端、第一无杆腔113和第二无杆腔123构成第二回路。

这样，外接机构向第一回路输入流体时，可以使第一伸缩机构110进行伸出，并且使处于第一伸缩机构110中的流体经第二回路回流至外接机构中；而外接机构向第二回路输入流体时，可以使第二伸缩机构110进行缩回，并且使处于第一伸缩机构110中的流体经第一回路回流至外接机构中，以实现流体的复用，在易于控制的同时降低使用成本。

作为一种可选的方案，第一有杆腔112可以通过外接管路与第二有杆腔122进行连接，第一无杆腔113可以通过外接管路与第二无杆腔123进行连接。该外接管路可以采用冗余设计，这样第二伸缩机构120整体朝第一方向横移时，外接管路可以通过伸展或者折弯，来适应第二伸缩机构120与第一伸缩机构110之间的相对位置变化。

在更为具体的实施方案中，如图1和图2所示，第一活塞杆111内开设有第一连接通道1111和第二连接通道1112。第一连接通道1111连通第一无杆腔113和第二无杆腔123。第二连接通道1112连通第二有杆腔122和第一有杆腔112。

这样相比于外接管路进行连接的方式，第一连接通道1111和第二连接通道1112可以使流体在开门机构100的内部进行流通，无需增加其他附件，从而使开门机构100的结构得到简化，也能够防止磕碰外接管路造成流体泄露等异常。

在更进一步的实施方案中，如图1和图2所示，第二连接通道1112可以通过连接件140与第二有杆腔连通122。连接件140连接于第一活塞杆111与第二缸体124之间，这样第一有杆腔112、第二连接通道1112、连接件140和第二有杆腔122将依次连接实现互通，使开门机构100的结构布局和连接方式更加合理。这里需要指出的是，连接件140可以选用硬管或者软管来进行第一活塞杆111与第二缸体124之间的连通。

在一些实施例中，如图1和图2所示，第二缸体124的端部为开口端，第一活塞杆111的端部封堵在开口端。第一活塞杆111的端部、第二缸体124和第二活塞杆121围成第二无杆腔123。这样的布局方式和连接方式使开门机构100的结构更加紧凑。

在可选的方案中，第一活塞杆111和第二缸体124之间可以采用一体化设计实现彼此连接。而作为本申请选用的一种具体方案，第一活塞杆111的端部设置有堵盖，该堵盖与第一活塞杆111通过一体成型、螺栓连接、铆接和焊接等方式进行相互固定。通过将该堵盖嵌装在第二缸体124的开口端，实现第一活塞杆111与第二缸体124的连接。

在一些实施例中，如图1和图2所示，第二活塞杆121的部分滑动地设置于第二缸体124之内，且与第二缸体124滑动配合。开门机构100还可以包括弹性件150，弹性件150设于第二缸体124之内。弹性件150弹性支撑于第二活塞杆121的活塞与第二缸体124之间。

弹性件150可以为任何能够发生弹性形变的柔性结构单元，并可随第二活塞杆121的移动而伸缩，比如弹性件150可以选用为弹簧，并套设在第二活塞杆121的杆体上。通过弹性件150的设置可以实现第一伸缩机构110和第二伸缩机构120按照顺序依次进行运动，下面以弹性件150为弹簧为例详述原理：

如图1和图4所示，当第一伸缩机构110处于缩回状态时，弹性件150处于伸展状态，门体210处于打开状态。此时向第一流体口1131注入流体，流体率先通入第一无杆腔113，而弹性件150将阻止流体继续通入第二无杆腔123，这样流体将推动第一活塞杆111沿第一方向进行伸出，伴随第一活塞杆111的伸出，处于第一有杆腔112中的流体将被挤压，并由第二流体口1121进行排出；然后流体经第一连接通道1111进入第二无杆腔123中，并推动第二活塞杆121沿第二方向进行伸出，伴随第二活塞杆121的伸出，弹性件150逐渐被压缩，处于第二有杆腔122中的流体将被挤压，并经第二连接通道1112进入第一有杆腔112中，并由第二流体口1121进行排出。

这样如图2和图3所示，开门机构100的运动状态表现为：首先第一活塞杆111沿第一方向移动即横移至伸出状态，并带动第二伸缩机构120整体进行横移。随后第二活塞杆121沿第二方向移动即纵移至伸出状态，以实现开门机构100切换为伸出状态。这样门体210可先横移至开口220前方，再纵移至封堵开口220。

如图2和图3所示，当第一伸缩机构110处于伸出状态时，弹性件150处于压缩状态，门体210处于关闭状态。此时向第二流体口1121注入流体，流体将通入第一有杆腔112中，而弹性件150将对第二活塞杆121形成助推力，以对流体形成引流，使处于第一有杆腔112中的流体依次经第二连接通道1112、连接件140流入第二有杆腔122，进而推动第二活塞杆121沿第二方向进行缩回，伴随第二活塞杆121的缩回，弹性件150逐渐伸展，处于第二无杆腔123中的流体将被挤压，并经第一连接通道1111流入第一无杆腔113中，并由第一流体口1131排出；然后流体也会进入第一有杆腔112第一有杆腔中，并推动第一活塞杆111沿第一方向进行缩回，伴随第一活塞杆111的缩回，处于第一无杆腔113中的流体也将被挤压，并由第一流体口1131排出。

这样如图2所示，开门机构100的运动状态表现为：首先第二活塞杆121沿第二方向移动即纵移至缩回状态，随后第一活塞杆111沿第一方向移动即横移至缩回状态，并带动第二伸缩机构120横移，以实现开门机构100切换为缩回状态。这样如图4所示，门体210可先纵移至与开口220分离，再横移至与开口220错位，以对开口220形成避让。

综上，通过弹性件150的设置，可实现第一伸缩机构110和第二伸缩机构120按特定顺序进行运动，进而实现门体210按照预设运动路径进行对开口220的避让和封堵，使控制更加精准。

同时作为一种替代方案，弹性件150也可以采用设置于第二有杆腔122内，并布设第二活塞杆121周围多个的布局方式，也能够实现第一伸缩机构110和第二伸缩机构120按顺序运动。

同时弹性件150也可选用弹性垫、弹性条等来替代弹簧进行使用，但弹性件150选用弹簧并套设第二活塞杆121杆体的设计方式，可以使第二活塞杆121杆体对弹簧进行导向，即弹簧将沿第二活塞杆121杆体伸缩，避免伸缩过程中出现偏斜错位。

本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种开门机构(100)，应用于半导体工艺设备(200)，所述半导体工艺设备(200)包括门体(210)，其特征在于，所述开门机构(100)包括依次连接的第一伸缩机构(110)、第二伸缩机构(120)和门体连接部(130)，所述门体连接部(130)用于与所述门体(210)相连，

所述第一伸缩机构(110)用于向所述第二伸缩机构(120)输入流体，以带动所述第二伸缩机构(120)在第一方向移动以及所述门体(210)在第二方向移动，其中，所述第一方向与所述第二方向相交。

2.根据权利要求1所述的开门机构(100)，其特征在于：所述第一伸缩机构(110)包括第一活塞杆(111)，所述第一活塞杆(111)与所述第二伸缩机构(120)相连，且用于带动所述第二伸缩机构(120)在所述第一方向移动，

所述第二伸缩机构包括第二活塞杆(121)，所述第二活塞杆(121)与所述门体连接部(130)相连，且用于带动所述门体(210)在所述第二方向移动。

3.根据权利要求2所述的开门机构(100)，其特征在于：所述第一伸缩机构(110)还包括第一缸体(114)，所述第一活塞杆(111)部分位于所述第一缸体(114)内，所述第一活塞杆(111)能够将所述第一缸体(114)划分为第一有杆腔(112)和第一无杆腔(113)；

所述第二伸缩机构(120)还包括第二缸体(124)，所述第二活塞杆(121)部分位于所述第二缸体(124)内，所述第二活塞杆(121)能够将所述第二缸体(124)划分为第二有杆腔(122)和第二无杆腔(123)；

所述第一有杆腔(112)与所述第二有杆腔(122)连通，所述第一无杆腔(113)与所述第二无杆腔(123)连通，所述第一无杆腔(113)开设有第一流体口(1131)，所述第一有杆腔(112)开设有第二流体口(1121)。

4.根据权利要求3所述的开门机构，其特征在于，所述第一活塞杆(111)内开设有第一连接通道(1111)，所述第一连接通道(1111)连通所述第一无杆腔(113)和所述第二无杆腔(123)。

5.根据权利要求4所述的开门机构，其特征在于，所述第二缸体(124)的端部为开口端，所述第一活塞杆(111)的端部封堵在所述开口端，所述第一活塞杆(111)的端部、所述第二缸体(124)和所述第二活塞杆(121)围成所述第二无杆腔(123)。

6.根据权利要求3所述的开门机构，其特征在于，所述第一活塞杆(111)内开设有第二连接通道(1112)，所述第二连接通道(1112)连通所述第二有杆腔(122)和第一有杆腔(112)。

7.根据权利要求6所述的开门机构，其特征在于，所述第二连接通道(1112)通过连接件(140)与所述第二有杆腔连通(122)，所述连接件(140)连接于所述第一活塞杆(111)与所述第二缸体(124)之间。

8.根据权利要求3所述的开门机构，其特征在于，所述第二活塞杆(121)的部分滑动地设置于所述第二缸体(124)之内，且与所述第二缸体(124)滑动配合，所述开门机构(100)还包括弹性件(150)，所述弹性件(150)设于所述第二缸体(124)之内，且所述弹性件(150)弹性支撑于所述第二活塞杆(121)的活塞与所述第二缸体(124)之间，所述弹性件(150)可随所述第二活塞杆(121)的移动而伸缩。

9.根据权利要求8所述的开门机构，其特征在于，所述弹性件(150)套设在所述第二活塞杆(121)的杆体上，所述弹性件(150)可沿所述第二活塞杆(121)杆体伸缩。

10.一种半导体工艺设备(200)，其特征在于，包括腔体(230)、门体(210)和权利要求1至9中任一项所述的开门机构(100)，所述腔体(230)具有开口(220)，所述开门机构(100)用于带动所述门体(210)移动，以封堵或避让所述开口(220)。

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