一种真空密封旋转升降系统及半导体设备的制作方法

1.本发明涉及半导体领域，具体而言，涉及一种真空密封旋转升降系统及半导体设备。


背景技术：

2.pecvd（plasma enhanced chemical vapor deposition 等离子体增强化学的气相沉积）镀膜工艺需要在真空环境中进行。在镀膜过程中需要机械设备进行旋转或升降的同时，也要保持稳定真空密封状态，以保证镀膜工艺正常进行。
3.然而现有的真空密封设备通常在会运动轴上设置密封圈以实现密封。然而真空密封设备长时间运行后，运动轴因始终与密封圈相对运动而会磨损密封圈，导致密封圈的密封性能降低甚至密封失效，因而需要对真空密封设备进行频繁维护。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种真空密封旋转升降系统及半导体设备，其能够在运动轴运动的情况下使密封圈相对运动轴保持静止的状态，从而实现有效密封，并延长密封圈的使用寿命。
5.本发明的实施例可以这样实现：第一方面，本发明提供一种真空密封旋转升降系统，包括磁流体密封组件、运动轴、伸缩组件及第一密封圈；所述磁流体密封组件用于与真空箱固定连接；所述运动轴的一端用于伸入所述真空箱内，另一端可活动地与所述磁流体密封组件连接并用于伸出所述真空箱外；所述伸缩组件套设于所述运动轴位于所述真空箱内的部分上，所述伸缩组件的一端与所述运动轴固定连接，另一端与所述磁流体密封组件固定连接，所述伸缩组件用于在运动轴相对所述磁流体密封组件伸缩的情况下跟随所述运动轴进行伸缩运动；所述第一密封圈设置于所述伸缩组件和所述运动轴之间。
6.在可选的实施方式中，所述伸缩组件包括依次密封连接的第一连接管、伸缩管和第二连接管，所述第一连接管与所述运动轴固定连接，所述第二连接管与所述磁流体密封组件固定连接，其中，所述第一密封圈设置于所述第一连接管和所述运动轴之间。
7.在可选的实施方式中，所述运动轴与所述第一连接管的连接处设置有第一凹槽，所述第一凹槽用于容置并露出第一密封圈。
8.在可选的实施方式中，所述真空密封旋转升降系统还包括卡持组件，所述卡持组件可拆卸地安装在所述运动轴和所述第一连接管之间，且所述卡持组件位于所述第一凹槽远离所述伸缩管的一侧，所述卡持组件用于将所述第一连接管固定于所述运动轴。
9.在可选的实施方式中，所述卡持组件包括卡持件和弹性挡圈，所述第一连接管设置有安装腔，在所述安装腔内的所述运动轴的外壁设置有第一卡槽，所述安装腔对应所述
运动轴的侧壁设置有第二卡槽；所述卡持件伸入所述安装腔并嵌入所述第一卡槽，所述弹性挡圈伸入所述安装腔并嵌入所述第二卡槽，所述弹性挡圈与所述卡持件轴向抵接；所述第一凹槽、所述第一卡槽和所述第二卡槽沿所述运动轴朝向所述真空箱内的方向依次分布。
10.在可选的实施方式中，所述真空密封旋转升降系统还包括第二密封圈，所述磁流体密封组件包括固定座和转动轴，所述固定座用于与所述真空箱固定连接，所述转动轴可转动地设置于所述固定座，所述转动轴与所述固定座之间填充有磁流体；所述转动轴套设于所述运动轴外并与所述第二连接管固定连接，其中，所述第二密封圈设置于所述第二连接管和所述转动轴之间。
11.在可选的实施方式中，所述转动轴与所述第二连接管的连接处设置有第二凹槽，所述第二凹槽用于容置并露出第二密封圈。
12.在可选的实施方式中，所述磁流体密封组件还包括导向销，所述运动轴开设有导向槽，所述导向销的一端与所述转动轴固定连接，另一端伸入所述导向槽内，用于为所述运动轴进行导向。
13.在可选的实施方式中，所述伸缩组件还包括保护套，所述保护套设置于所述伸缩管内，并套设于所述运动轴外，所述保护套与所述第二连接管连接。
14.第二方面，本发明提供一种半导体设备，包括如前述实施方式任一项所述的真空密封旋转升降系统。
15.本发明实施例提供的真空密封旋转升降系统及半导体设备的有益效果包括：在运动轴上安装具有伸缩和密封功能的伸缩组件，并使伸缩组件的一端与运动轴固定连接，另一端与磁流体密封组件固定连接，从而在运动轴相对磁流体密封组件做轴向运动的情况下，伸缩组件与运动轴连接的一端会跟随运动轴进行轴向的伸缩运动，并始终保持相对静止的状态，因此在伸缩组件与运动轴连接部分之间设置第一密封圈，可避免因运动轴的运动而磨损第一密封圈，延长了第一密封圈的使用寿命，无需进行频繁地维护或更换，同时也保持有效的密封性能。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
17.图1为本发明实施例提供的真空密封旋转升降系统结构示意图；图2为本发明实施例提供的真空密封旋转升降系统的剖视图1；图3为本发明实施例提供的伸缩组件剖视图；图4为本发明实施例提供的真空密封旋转升降系统的剖视图2；图5为本发明实施例提供的卡持组件结构示意图；图6为本发明实施例提供的真空密封旋转升降系统的剖视图3。
18.图标：10-真空密封旋转升降系统；20-真空箱；100-磁流体密封组件；110-固定座；
120-转动轴；121-第二凹槽；130-衬套；140-导向销；200-运动轴；210-第一凹槽；220-第一卡槽；230-导向槽；300-伸缩组件；310-第一连接管；311-安装腔；312-第二卡槽；320-伸缩管；330-第二连接管；340-保护套；400-第一密封圈；500-卡持组件；510-卡持件；520-弹性挡圈；600-第二密封圈；700-第三密封圈；800-轴夹紧块。
具体实施方式
19.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
20.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
21.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。
23.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
25.本发明提供了一种半导体设备（图未示），该半导体设备包括pecvd、cvd、去胶机等。例如，应用于在真空环境中进行pecvd镀膜时，在真空端，半导体设备可带动基片进行旋转或升降运动，同时实现真空端稳定地真空密封，以保证镀膜工艺地正常进行。
26.在本实施例中，半导体设备包括真空密封旋转升降系统10、真空箱20及驱动系统（图未示）等。可以理解的是，半导体设备还可以是去胶设备、刻蚀设备、cvd设备及镀膜设备等，在此不做具体限定。
27.请参阅图1和图2，本发明提的真空密封旋转升降系统10包括磁流体密封组件100、运动轴200、伸缩组件300、第一密封圈400、卡持组件500及第二密封圈600等。
28.磁流体密封组件100用于与真空箱20固定连接。运动轴200的一端用于伸入真空箱20内，另一端可活动地与磁流体密封组件100连接并用于伸出真空箱20外。
29.在本实施例中，运动轴200的一端位于真空箱20内，并通常在端部安装有放置晶圆的支撑件（例如托盘）或夹持件（例如机械手），从而通过运动轴200使支撑件或夹持件带动晶圆移动，实现取放晶圆；运动轴200的另一端通过磁流体密封组件100伸出真空箱20外，并与驱动机构连接，以在驱动机构的带动下运动。
30.进一步地，伸缩组件300套设于运动轴200位于真空箱20内的部分上，伸缩组件300的一端与运动轴200固定连接，另一端与磁流体密封组件100固定连接，伸缩组件300用于在
运动轴200相对磁流体密封组件100伸缩的情况下跟随运动轴200进行伸缩运动。第一密封圈400设置于伸缩组件300和运动轴200之间。
31.在本实施例中，为确保运动轴200在相对磁流体密封组件100运动的情况下真空箱20内仍能保持有效的真空密封状态，在运动轴200上安装具有伸缩和密封功能的伸缩组件300，使得伸缩组件300的一端与运动轴200固定连接，另一端与磁流体密封组件100固定连接。从而在运动轴200相对磁流体密封组件100做轴向运动的情况下，伸缩组件300与运动轴200连接的一端跟随运动轴200进行轴向的伸缩运动，进而是实现伸缩组件300的这一端与运动轴200始终保持相对静止的状态，因此再在伸缩组件300与运动轴200连接部分之间设置第一密封圈400，可避免因运动轴200的运动而磨损第一密封圈400，延长了第一密封圈400的使用寿命，无需进行频繁地维护或更换，同时也保持有效的密封性能。伸缩组件300与磁流体密封组件100连接的一端则与磁流体密封组件100保持相对静止。
32.可以理解的是，第一密封圈400通常为o形密封圈。为了确保密封性能，可在伸缩组件300和运动轴200之间设置多个第一密封圈400。当然，可根据不同的实际使用场景更换不同的密封圈，例如第一密封圈400也可为方形密封圈或弹性密封圈等，也可将其组合使用，在此不做具体限定。
33.请结合参阅图2和图3，伸缩组件300包括第一连接管310、伸缩管320、第二连接管330及保护套340。
34.第一连接管310、伸缩管320和第二连接管330依次密封连接，第一连接管310与运动轴200固定连接，第二连接管330与磁流体密封组件100固定连接，其中，第一密封圈400设置于第一连接管310和运动轴200之间。
35.在本实施例中，伸缩组件300同时具有伸缩和密封的功能，通过第二连接管330固定在磁流体密封组件100上，第一连接管310在运动轴200的带动下使伸缩管320伸展或压缩，以使得第一连接管310跟随运动轴200运动并与运动轴200始终保持相对静止的状态。进而通过将第一密封圈400设置于第一连接管310和运动轴200之间，可实现第一密封圈400相对运动轴200静密封，达到有效可靠的密封效果。
36.可以理解的是，第二连接管330也与磁流体密封组件100密封连接，以保证伸缩组件300的密封性能。
37.可选地，伸缩管320可以为波纹管。
38.进一步地，保护套340设置于伸缩管320内，并套设于运动轴200外，保护套340与第二连接管330连接。
39.在本实施例中，伸缩管320和运动轴200均与保护套340间隔设置，保护套340用于间隔运动轴200和伸缩管320，以防止伸缩管320与运动轴200接触损坏伸缩管320，导致密封失效。
40.进一步地，运动轴200与第一连接管310的连接处设置有第一凹槽210，第一凹槽210用于容置并露出第一密封圈400。
41.在本实施例中，第一密封圈400部分嵌入第一凹槽210，以在运动轴200具有轴向的伸缩运动趋势的情况下，通过第一凹槽210限制第一密封圈400，防止第一密封圈400松动，确保第一密封圈400的安装稳定性。此外，第一凹槽210的槽深较小，以使得第一密封圈400至少有部分露出第一凹槽210，从而保证第一密封圈400能够与第一连接管310的内壁紧密
接触，以达到有效的密封效果。
42.进一步地，卡持组件500可拆卸地安装在运动轴200和第一连接管310之间，且卡持组件500位于第一凹槽210远离伸缩管320的一侧，卡持组件500用于将第一连接管310固定于运动轴200。
43.在本实施例中，第一连接管310通过卡持组件500与运动轴200固定连接，方便安装或拆卸第一连接管310，并且安装或拆卸简单，可牢固地将第一连接管310固定在运动轴200上。
44.请结合参阅图2至图5，卡持组件500包括卡持件510和弹性挡圈520，第一连接管310设置有安装腔311，在安装腔311内的运动轴200的外壁设置有第一卡槽220，安装腔311对应运动轴200的侧壁设置有第二卡槽312。卡持件510伸入安装腔311并嵌入第一卡槽220，弹性挡圈520伸入安装腔311并嵌入第二卡槽312，弹性挡圈520与卡持件510轴向抵接。
45.在本实施例中，第一连接管310的端部设置有开口朝向真空箱20内部的安装腔311，安装腔311可容置卡持件510和弹性挡圈520，安装腔311呈环状。卡持件510的数量为多个，多个卡持件510可拼接呈环状并嵌入第一卡槽220，此时多个卡持件510的内圈部分位于第一卡槽220内，卡持件510露出第一凹槽210的外圈部分可刚好容置于安装腔311内。弹性挡圈520可在弹性形变压缩的情况下进入安装腔311内，并在弹性挡圈520恢复弹性形变的情况下嵌入第二卡槽312，同时与卡持件510轴向抵接。
46.在实际应用中，在拆卸第一连接管310时，首先压缩弹性挡圈520使其脱离第二卡槽312并从安装腔311内取出，移动第一连接管310使卡持件510伸出安装腔311后即可拆卸卡持件510，从而使得第一连接管310脱离运动轴200。安装第一连接管310的过程与拆卸过程相反，在此不做赘述。
47.具体地，卡持件510的数量可以为两个，弹性挡圈520可以是孔用弹性挡圈520。
48.在本实施例中，第一凹槽210、第一卡槽220和第二卡槽312沿运动轴200朝向真空箱20内的方向依次分布。
49.请结合参阅图2和图6，磁流体密封组件100包括固定座110、转动轴120、衬套130及导向销140。
50.固定座110用于与真空箱20固定连接，转动轴120可转动地设置于固定座110，转动轴120与固定座110之间填充有磁流体（图未示）。转动轴120套设于运动轴200外并与第二连接管330固定连接，第二密封圈600设置于第二连接管330和转动轴120之间。
51.在本实施例中，固定座110通过多个螺钉与真空箱20固定连接，可以理解的是，在固定座110与真空箱20的连接处可设置第三密封圈700，以进一步确保磁流体密封组件100的密封性能。转动轴120可跟随运动轴200相对固定座110做旋转运动，并通过转动轴120和固定座110之间填充的磁流体实现密封。第二连接管330与转动轴120通过第二密封圈600实现密封，并通过焊接连接，以使伸缩组件300可跟随运动轴200做旋转运动。
52.在本实施例中，衬套130设置于转动轴120和运动轴200之间，用于使运动轴200沿衬套130做轴向运动。
53.进一步地，转动轴120与第二连接管330的连接处设置有第二凹槽121，第二凹槽121用于容置并露出第二密封圈600。
54.在本实施例中，第二密封圈600部分嵌入第二凹槽121，以通过第二凹槽121限制第
二密封圈600，防止第二密封圈600松动，确保第二密封圈600的安装稳定性。此外，第二凹槽121的槽深较小，以使得第二密封圈600至少有部分露出第二凹槽121，从而保证第二密封圈600能够与第二连接管330紧密接触，以达到有效的密封效果。
55.进一步地，运动轴200开设有导向槽230，导向销140的一端与转动轴120固定连接，另一端伸入导向槽230内，用于为运动轴200进行导向。
56.在本实施例中，导向销140安装在转动轴120伸出真空箱20外的一端，导向槽230开设在运动轴200伸出真空箱20外的一端，并与导向销140对应，导向槽230的延伸方向与运动轴200做轴向伸缩运动的方向平行。通过将导向销140的一端伸入至导向槽230内，以在运动轴200做轴向运动的情况下为运动轴200进行轴向。不仅如此，还可通过导向销140和导向槽230的配合，使运动轴200仅能相对转动轴120做轴向伸缩运动，以避免运动轴200和转动轴120相对旋转导致伸缩组件300相对运动轴200旋转，影响第一连接管310或第二连接管330的密封性能。
57.具体地，导向销140可以是螺栓，并通过螺母固定在转动轴120上。
58.进一步地，真空密封旋转升降系统10还包括轴夹紧块800，轴夹紧块800设置于运动轴200伸出真空箱20的一端，用于在驱动机构的带动下使运动轴200做旋转运动或轴向运动。
59.综上所述，本发明提供的真空密封旋转升降系统10及半导体设备，在运动轴200上安装具有伸缩和密封功能的伸缩组件300，使得伸缩组件300的一端与运动轴200固定连接，另一端与磁流体密封组件100固定连接。从而在运动轴200相对磁流体密封组件100做轴向运动的情况下，伸缩组件300与运动轴200连接的一端跟随运动轴200进行轴向的伸缩运动，进而是实现伸缩组件300的这一端与运动轴200始终保持相对静止的状态，因此再在伸缩组件300与运动轴200连接部分之间设置第一密封圈400，可避免因运动轴200的运动而磨损第一密封圈400，延长了第一密封圈400的使用寿命，无需进行频繁地维护或更换，同时也保持有效的密封性能。第一连接管310通过卡持组件500与运动轴200固定连接，方便安装或拆卸第一连接管310，并且安装或拆卸简单，可牢固地将第一连接管310固定在运动轴200上。
60.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。