[发明专利]双轴机构和半导体处理设备

说明书

本发明公开了一种双轴机构和半导体处理设备。双轴机构用于驱动传片机构运动，双轴机构包括内轴、外轴、升降组件和旋转组件；内轴套设在外轴内，内轴的一端用于与传片机构连接，另一端与升降组件可移动连接，以驱动传片机构升降；外轴的一端用于与传片机构连接，另一端与旋转组件可转动连接，以驱动传片机构转动。本发明的双轴机构可以将传统的单轴机构的复合运动进行分解，因此，可以降低运动机构的机械实现难度。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种双轴机构和一种包括该双轴机构的半导体处理设备。

背景技术

增强型等离子体气相沉积设备(PECVD，Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition)，是普遍用于发光二极管(LED，Light Emitting Diode)和微机电系统(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System)等相关领域的一种薄膜沉积设备，主要应用是在硅晶圆或蓝宝石晶元表面沉积一层SiO2/SiNx薄膜，目前该种设备已经大量应用在相关半导体领域。

为提高等离子体气相沉积设备的产能，主要做法为增加单次工艺的晶片放置量或采用流动式取放片模式，分步沉积。单次大量放置晶片模式适用于片间均匀性要求不高的情况，且需要人工进行手动取放片，因此自动化程度不高。流动式取放片模式适合于片间均匀性较高的工况，且一次可按要求装载定量晶片，适用于大批量自动化生产工况。

如图1所示，为等离子体气相沉积设备中，目前较普遍使用的流动式取放片结构示意图。机械手310将片盒320内的晶片330传输至反应腔室210内。

如图2和图3所示，等离体子气相沉积设备包括反应腔室210。位于反应腔室210底部的抽气腔室220和位于反应腔室210内的传片机构230以及驱动传片机构230运动的单轴机构270。反应腔室210内内设有单轴机构270以及传片机构230。传片机构230功能为将机械手310传入晶片330接住，放置在加热器上，并在单次起辉后，将晶片330传输至下一个喷淋头。

如图2所示，上述具体流程为：机械手310向反应腔室210内传入晶片330→单轴机构270驱动传片机构230升起接住晶片330→机械手310退出反应腔室210→单轴机构270驱动传片机构230下降→工艺起辉→单轴机构270驱动传片机构230升起→机械手310(未携带任何晶片)进入反应腔室210→单轴机构270驱动传片机构230下降→机械手310接住晶片330并退出反应腔室210将晶片330放入片盒320→机械手310从片盒320取出晶片330→机械手310向反应腔室210内传入晶片330，依次循环该过程。

如图3和图4所示。上述传片机构230包括与单轴机构270连接的陶瓷环231、与陶瓷环231连接的叉指盘232和沿叉指盘232周向设置的多个叉指结构233。其中，上述单轴机构270包括法兰271、主轴272、花键轴272a、直线气缸131、驱动电机141、槽轮主动轮142b1和槽轮从动轮142b2。其中的直线气缸131通过法兰271连接主轴272底端的花键轴272a(法兰连接未画出，使用法兰连接目的为花键轴272a与主轴272旋转时，直线气缸131可以不旋转)，槽轮从动轮142b2套在主轴272的花键轴272a上，槽轮从动轮142b2可以沿花键轴272a滑动，以实现主轴272的升降，而槽轮从动轮142b2的位置不动，槽轮主动轮142b1可以通过同步带与驱动电机141连接，通过驱动电机141的旋转实现转动，从而带动槽轮从动轮142b2定角度旋转。其中的花键轴272a与主轴272同轴，为了简化工艺，花键轴272a和主轴272可以一体形成，主轴272通过法兰271安装在反应腔室210底部，法兰271内安装直线轴承271a和T型密封圈271b，直线轴承271a起到主轴272的导向作用，T型密封圈271b实现主轴272在反应腔室210内部真空与外部大气的隔离，主轴272通过顶部陶瓷环231连接叉指盘232。