半导体工艺设备及其连接装置的制作方法

1.本实用新型涉及半导体工艺设备领域，具体地，涉及一种半导体工艺设备的连接装置和一种半导体工艺设备。


背景技术：

2.芯片作为信息时代的基础元器件被广泛应用在各行各业，芯片是晶圆经过一系列的加工形成的，其中，镀膜是通过晶圆制作芯片的过程中十分重要的一环，一个芯片通常需要经过几十次甚至上千次镀膜工艺，才能制作成芯片。
3.镀膜工艺通常在高真空环境下进行，在镀膜或者传输过程中，晶圆通过自重作用，被托放于基座的顶针或者支撑手指上，或者通过静电力被吸附在基座上。在高真空环境下，为保证镀膜性能以及晶圆传输过程中的洁净要求，晶圆在水平方向上仅通过微弱的摩擦力或者微弱的静电力进行约束，除此之外没有其他约束。因此一旦基座本身发生偏斜，便十分容易破坏水平方向的摩擦力或者静电力，进而使晶圆位置改变，严重影响工艺效果，导致膜层镀偏，或者产生颗粒超标问题，甚至发生滑片、碎片，造成重大损失。由此可见，镀膜过程中，保证晶圆良好的水平度是非常关键的，而晶圆被放置于镀膜腔室中的基座上，因此，为了保证晶圆的水平度，就必须要保证腔室的水平度。
4.然而，现有的工艺腔室通常通过一个或多个低铰接副与半导体工艺设备的腔室底座(如，机架或平台等固定结构)连接，无法在三维空间中同时实现工艺腔室的角度及水平位置调节，难以满足工艺腔室的多向调节工况要求。因此，如何提供一种便于调节工艺腔室位置的连接在工艺腔室与腔室底座之间的连接装置，成为本领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在提供一种半导体工艺设备及其连接装置，该连接装置能够提高调节工艺腔室位置的便捷性。
6.为实现上述目的，作为本实用新型的一个方面，提供一种半导体工艺设备的连接装置，用于连接半导体工艺设备中的工艺腔室与对应设置的腔室底座，所述连接装置包括伸缩杆和分别连接在所述伸缩杆两端的两个连接座，所述伸缩杆的长度可调，两个所述连接座中的一者用于与所述工艺腔室的底部固定连接，另一者用于与所述腔室底座固定连接，所述伸缩杆的两个端部均与对应的所述连接座铰接，且所述连接座能够绕所述伸缩杆的轴线相对于所述伸缩杆转动。
7.可选地，所述伸缩杆的端部通过十字万向节与对应的所述连接座连接。
8.可选地，所述伸缩杆的端部与对应的所述连接座球铰连接。
9.可选地，所述伸缩杆的端部具有球头部，所述连接座包括上球座和下球座，所述下球座具有圆台部，所述圆台部的侧壁上形成有外螺纹，所述圆台部的顶面上具有第一球面凹槽，所述上球座的顶面上形成有柱形槽，所述柱形槽的侧壁上形成有内螺纹，所述柱形槽的底部形成有第二球面凹槽，所述第二球面凹槽的底部通过避让通孔与所述上球座的底面
连通；
10.所述圆台部匹配设置在对应的所述柱形槽中，所述伸缩杆的端部由所述上球座的底面穿过且所述球头部位于对应的所述第一球面凹槽与所述第二球面凹槽之间。
11.可选地，所述上球座包括一对相互固定连接的球座分体，每对所述球座分体相对于所述第二球面凹槽的轴线对称。
12.可选地，所述伸缩杆包括调节件和两根连接杆，所述连接杆的一端具有螺纹段，且所述连接杆在所述螺纹段形成有外螺纹，所述调节件具有朝向相反的两个螺纹孔，两根所述连接杆具有所述螺纹段的一端分别匹配设置在两个所述螺纹孔中，两根所述连接杆的另一端分别形成为所述伸缩杆的两端，且两根所述连接杆的外螺纹旋向相反。
13.可选地，所述调节件包括一对相互固定连接的调节件分体，每对所述调节件分体相对于所述调节件的轴线对称。
14.可选地，所述调节件具有外轮廓为边数大于4的正多边形的横截面。
15.可选地，所述调节件具有外轮廓为正六边形的横截面。
16.作为本实用新型的第二个方面，提供一种半导体工艺设备，包括至少一个工艺腔室、与所述工艺腔室一一对应设置的腔室底座和多个连接装置，每个所述工艺腔室的底部均通过多个所述连接装置与对应的所述腔室底座连接，其中，所述连接装置为前面所述的连接装置。
17.在本实用新型提供的连接装置和半导体工艺设备中，伸缩杆的两个端部均与对应的连接座铰接，且连接座能够绕伸缩杆的轴线相对于伸缩杆转动，从而既可以通过改变伸缩杆的长度调节工艺腔室的高度，又可以通过摆动伸缩杆调节工艺腔室在三维空间中各个方向的角度，还能够在保证工艺腔室水平度、高度不变的同时，使伸缩杆向各个方向摆动，进而调节工艺腔室沿各个水平方向的位置，极大地提高了调节工艺腔室位置的便捷性。并且，在半导体工艺设备包括多个工艺腔室时，本实用新型提供的连接方案能够轻松实现多个工艺腔室之间水平度的调节，在半导体工艺中保持多个工艺腔室之间水平度的一致性，进而保证了产品质量的稳定性。
附图说明
18.附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
19.图1是现有技术中工艺腔室与半导体工艺设备之间的连接装置的结构示意图；
20.图2是本实用新型实施例提供的连接装置的结构示意图；
21.图3是本实用新型实施例提供的连接装置的剖面示意图；
22.图4是本实用新型实施例提供的连接装置在半导体工艺设备中连接工艺腔室与腔室底座的原理示意图；
23.图5是本实用新型实施例提供的连接装置的一种使用状态的示意图；
24.图6是本实用新型实施例提供的连接装置的另一使用状态的示意图；
25.图7是本实用新型实施例提供的连接装置的另一使用状态的示意图。
具体实施方式
26.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
27.如图1所示为现有技术中工艺腔室与半导体工艺设备的腔室底座之间的连接装置的结构示意图，该装置包括伸缩组件和设置在伸缩组件上下两端的平面铰支座4和平面铰支座6，平面铰支座4与上方的工艺腔室连接，平面铰支座6与下方的腔室底座20连接，两平面铰支座可在竖直平面内实现角度调节。
28.伸缩组件包括拉压传感器3、圆形钢管1和位于伸缩组件两端的铰接端。拉压传感器3的两端具有螺纹孔，该螺纹孔与两侧的两个螺杆31配合，其中一侧的螺杆31与一个铰接固定端连接，另一侧的螺杆31通过螺母7与圆形钢管1的第一端连接，螺母7焊接于圆形钢管1上，圆形钢管1的第二端通过连接法兰5与另一铰接固定端连接。当需要调节工艺腔室位置时，可通过转动上下两铰接部以及转动拉压传感器3使伸缩组件伸缩的方式对工艺腔室的高度(即图1中上下方向的位置)、与铰接端转轴垂直的水平方向的位置(即图1中左右方向的位置)以及铰接端的转动平面内的角度(即图1纸面内的角度)进行调节。
29.即，现有技术中工艺腔室与腔室底座20之间的连接装置仅能够对工艺腔室在平面内(图1纸面内)的状态进行调节，无法在三维空间中实现角度及水平位置的调节，无法满足腔室的多向调节工况需求。
30.为解决上述技术问题，作为本实用新型的一个方面，提供一种半导体工艺设备的连接装置，用于连接半导体工艺设备中的工艺腔室10与对应设置的腔室底座20，如图2、图3所示，该连接装置包括伸缩杆100(包括连接杆110和调节件120)和分别连接在伸缩杆100两端的两个连接座200(包括下球座210和上球座220)，伸缩杆100的长度可调，两个连接座200中的一者用于与工艺腔室10的底部固定连接，另一者用于与腔室底座20固定连接(即图4至图7中所示的连接状态)。伸缩杆100的两个端部均与对应的连接座200铰接，且连接座200能够绕伸缩杆100的轴线相对于伸缩杆100转动。
31.在本实用新型中，伸缩杆100的端部与两端对应的连接座200铰接，且连接座200能够绕伸缩杆100的轴线相对于伸缩杆100转动，从而既可以通过改变伸缩杆100的长度调节工艺腔室10的高度，又可以通过摆动伸缩杆100调节工艺腔室10在三维空间中各个方向的角度，还能够在保证工艺腔室10水平度、高度不变的同时，使伸缩杆100向各个方向摆动，进而调节工艺腔室10沿各个水平方向的位置，极大地提高了调节工艺腔室10位置的便捷性。并且，在半导体工艺设备包括多个工艺腔室10时，本实用新型提供的连接方案能够轻松实现多个工艺腔室10之间水平度的调节，在半导体工艺中保持多个工艺腔室10(及各工艺腔室10内部的基座、晶圆)之间水平度的一致性，进而保证了产品质量的稳定性。
32.本实用新型实施例对伸缩杆100的端部与对应的连接座200之间如何连接不做具体限定，只要伸缩杆100的端部与对应的连接座200之间能够实现铰接(即伸缩杆100相对于连接座200摆动)以及绕伸缩杆100的轴线相对转动即可，例如，作为本实用新型的一种可选实施方式，伸缩杆100的端部与对应的连接座200球铰连接，或者，在本实用新型的其他实施例中，伸缩杆100的端部可以通过十字万向节与对应的连接座200连接。或者也可以是其他满足上述要求的连接方式。
33.为便于本领域技术人员理解，如图5至图7所示是以伸缩杆100端部与连接座200球
铰连接为例，利用本实用新型实施例提供的连接装置调节工艺腔室10位置的调节效果示意图。
34.如图5所示，当需要调节工艺腔室10的高度时，不改变伸缩杆100的角度，仅调节伸缩杆100的长度，即可改变工艺腔室10的底部与位置固定不变的腔室底座20(如，半导体工艺设备的机架、平台、支座等固定结构)之间的距离，进而改变工艺腔室10的高度(图5中为延长伸缩杆100长度、使工艺腔室10位置升高的情况)。
35.如图6所示，当需要调节工艺腔室10的水平度时，可通过摆动伸缩杆100的方式，调节伸缩杆100与水平面之间的夹角，进而改变工艺腔室10的底面与水平面之间的夹角，最终使工艺腔室10的底面与水平面平行。
36.如图7所示，当需要调节工艺腔室10的水平位置时，可在摆动伸缩杆100的同时，使上下两个连接座200的水平度均保持不变，随着伸缩杆100的摆动，伸缩杆100上下两端在水平面上的投影之间的相对位置也随之发生改变，进而改变工艺腔室10在水平面上的投影位置，实现对工艺腔室10的水平位置进行调节。
37.需要说明的是，上述调节过程中工艺腔室10的高度、水平度及水平位置常相互影响，因此即便只需调节其中一个状态量，也需在调节过程中对其他状态量进行及时矫正。
38.例如，当调节工艺腔室10的高度时，如伸缩杆100并非竖直延伸，则当工艺腔室10的高度改变时，其水平位置自然也会发生变化，因此还需对伸缩杆100的长度进行矫正，以保证工艺腔室10的水平位置不变。
39.需要说明的是，伸缩杆100的端部与连接座200之间为可锁死的连接关系，即，在需要进行调节时松开，在调解完毕后锁死以固定工艺腔室10位置。
40.为实现伸缩杆100的端部与连接座200之间为可锁死的连接关系，作为本实用新型的一种可选实施方式，如图1、图2所示，伸缩杆100的端部具有球头部111，连接座200包括上球座220和下球座210，下球座210具有圆台部，圆台部的侧壁上形成有外螺纹，圆台部的顶面上具有第一球面凹槽，上球座220的顶面上形成有柱形槽，柱形槽的侧壁上形成有内螺纹，柱形槽的底部形成有第二球面凹槽，第二球面凹槽的底部通过避让通孔与上球座220的底面连通。
41.圆台部匹配设置在对应的柱形槽中，伸缩杆100的端部由上球座220的底面穿过且球头部111位于对应的第一球面凹槽与第二球面凹槽之间。
42.在本实用新型实施例中，伸缩杆100的端部包括球头部111，球头部111伸入至上球座220的第一球面凹槽与下球座210的第二球面凹槽之间，且上球座220与下球座210之间通过螺纹配合连接。当需要改变伸缩杆100与连接座200之间的相对位置时，可先使上球座220与下球座210相对转动，将下球座210的圆台部适当拧出上球座220的柱形槽，从而使上球座220的第一球面凹槽远离下球座210的第二球面凹槽，进而松开伸缩杆100端部的球头部111，使球头部111能够在第一球面凹槽与下球座210的第二球面凹槽之间自由转动，实现伸缩杆100的自由摆动调节；
43.当伸缩杆100角度调节完毕后，再使上球座220与下球座210沿反方向相对转动，将下球座210的圆台部拧入上球座220的柱形槽，从而使上球座220的第一球面凹槽靠近下球座210的第二球面凹槽，进而使伸缩杆100端部的球头部111与第一球面凹槽以及第二球面凹槽之间形成过盈配合，将伸缩杆100的摆动角度锁死，实现对工艺腔室10角度进行固定。
44.本实用新型的发明人在研究中还发现，现有的连接装置中零部件的可替换性较差，维护性能较低。具体地，在图1所示的现有的连接装置中，用于高度调节的螺母7焊接在圆形钢管1上，一旦螺母7因过度使用而发生滑牙、断扣等螺纹牙型损坏问题，则只能整体更换连接装置，无法对螺母7进行单独更换，装置维护成本高。
45.为解决上述技术问题，提高连接装置的维护性能，作为本实用新型的一种可选实施方式，如图1、图2所示，上球座220包括一对相互固定连接的球座分体221，每对球座分体221相对于第二球面凹槽的轴线对称。
46.在本实用新型实施例中，上球座220由一对球座分体221合并安装形成，在向伸缩杆100的端部安装上球座220时，可将两个球座分体221分别置于伸缩杆100的两侧，再使两个球座分体221相互对接，使组合得到的上球座220套设在球头部111上，每对球座分体221内侧的内螺纹可以组成连续的螺旋线，从而形成具有连续内螺纹的柱形槽。当任意一个球座分体221上的螺纹发生牙型损坏时，可单独更换该球座分体221，降低了连接装置的维护成本，提高了连接装置的维护性能。
47.本实用新型实施例对每对球座分体221如何相互连接不做具体限定，例如，可通过紧固件连接、卡扣连接、粘结剂粘结等方式固定连接。为提高球座分体221之间的连接强度，作为本实用新型的一种优选实施方式，如图1、图2所示，球座分体221之间通过第一贴合面贴合，且每个球座分体221还包括位于贴合面两侧的两个第一固定部，第一固定部中形成有垂直于第一贴合面的第一固定孔，每对球座分体221同一侧的两个第一固定部之间通过穿过对应的两个第一固定孔的紧固件(如，螺栓)固定连接。
48.作为本实用新型的一种可选实施方式，如图1、图2所示，伸缩杆100包括调节件120和两根连接杆110，连接杆110的一端具有螺纹段112，且连接杆110在螺纹段112形成有外螺纹，调节件120具有朝向相反的两个螺纹孔，两根连接杆110具有螺纹段112的一端分别匹配设置在两个螺纹孔中，两根连接杆110的另一端分别形成为伸缩杆100的两端，且两根连接杆110的外螺纹旋向相反。
49.在本实用新型实施例中，两根连接杆110的螺纹端(具有螺纹段的一端)112分别旋入调节件120两侧的两个螺纹孔中，且两个螺纹孔的旋向相反，从而可以通过转动调节件120，使两根连接杆110的螺纹端可以同时旋入或旋出两个螺纹孔，进而实现对伸缩杆100的长度进行调节。
50.为提高调节件120中的两个螺纹孔之间的同轴度，并简化两个螺纹孔的制作工艺，作为本实用新型的一种优选实施方式，如图1、图2所示，调节件120中的两个螺纹孔相互连通。
51.为进一步提高连接装置的维护性能，作为本实用新型的一种优选实施方式，如图1、图2所示，调节件120包括一对相互固定连接的调节件分体121，每对调节件分体121相对于调节件120的轴线对称。在组装调节件120与两根连接杆110时，可直接将连接杆110放置在合适的位置，再将两个调节件分体121对接并固定，两个调节件分体121内侧的内螺纹可以组成连续的螺旋线，从而形成具有连续内螺纹的螺纹孔。当任意一个调节件分体121上的螺纹发生牙型损坏时，可单独更换该调节件分体121，降低了连接装置的维护成本，提高了连接装置的维护性能。
52.为提高调节件分体121之间的连接强度，作为本实用新型的二种优选实施方式，如
图1、图2所示，调节件分体121之间通过第二贴合面贴合，且每个调节件分体121还包括位于贴合面两侧的两个第二固定部，第二固定部中形成有垂直于第二贴合面的第二固定孔，每对调节件分体121同二侧的两个第二固定部之间通过穿过对应的两个第二固定孔的紧固件(如，螺栓)固定连接。
53.为便于调节调节件120的转动角度，作为本实用新型的一种优选实施方式，调节件120具有外轮廓为边数大于4的正多边形的横截面。
54.在本实用新型实施例中，调节件120具有外轮廓为边数大于4的正多边形的横截面，从而可通过扳手等常规操作工具拧动调节件120，提高转动调节件120的便捷性。
55.进一步优选地，调节件120具有外轮廓为正六边形的横截面，从而可配合六角扳手等工具进行工艺腔室10高度调节。
56.作为本实用新型的第二个方面，还提供一种半导体工艺设备，包括至少一个工艺腔室10、与工艺腔室10一一对应设置的腔室底座20和多个连接装置，每个工艺腔室10的底部均通过多个连接装置与对应的腔室底座20连接，其中，该连接装置为本实用新型实施例提供的连接装置。
57.在本实用新型提供的半导体工艺设备中，连接装置的伸缩杆100的两个端部均与对应的连接座200铰接，且连接座200能够绕伸缩杆100的轴线相对于伸缩杆100转动，从而既可以通过改变伸缩杆100的长度调节工艺腔室10的高度，又可以通过摆动伸缩杆100调节工艺腔室10在三维空间中各个方向的角度，还能够在保证工艺腔室10水平度、高度不变的同时，使伸缩杆100向各个方向摆动，进而调节工艺腔室10沿各个水平方向的位置，极大地提高了调节工艺腔室10位置的便捷性。并且，在半导体工艺设备包括多个工艺腔室10时，本实用新型提供的连接方案能够轻松实现多个工艺腔室10之间水平度的调节，在半导体工艺中保持多个工艺腔室10(及各工艺腔室10内部的基座、晶圆)之间水平度的一致性，进而保证了产品质量的稳定性。
58.本实用新型实施例对该腔室底座20的结构不做具体限定，例如，可选地，如图3所示，该腔室底座20上设置有多根竖直延伸的固定柱21，多根固定柱21的顶端固定设置有安装台22，伸缩杆100底端的连接座200与安装台22(通过螺栓)固定连接。
59.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型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实用新型的保护范围。