半导体处理设备及其托盘旋转驱动机构的制作方法

本技术涉及一种半导体处理设备及其托盘旋转驱动机构。

背景技术：

1、目前的薄膜沉积设备中，反应腔内设置可承载一片或多片晶圆的晶圆托盘，晶圆托盘的底部与托盘旋转机构连接，反应腔的底部设置驱动器，托盘旋转机构在驱动器的驱动下带动晶圆托盘旋转，反应腔内通入反应气体，对晶圆进行沉积操作，在晶圆托盘的下方设置有加热装置，用于在半导体制程中加热晶圆托盘，以控制晶圆的制程温度。托盘旋转机构中采用拉杆实现对晶圆托盘的固定和拉紧，拉杆只能从反应腔底部进行拆卸，不便于安装维护，且容易破坏密封性能，造成腔体泄露。另外，驱动器通常采用磁流体驱动电机，反应腔内较高的温度容易传导至磁流体驱动电机，导致磁流体失效，造成漏磁泄露。晶圆托盘的内侧和外侧之间存在温度差，容易导致晶圆托盘内侧出现热应力过大或升降温过程的热冲击而出现裂痕。

2、这里的陈述仅提供与本实用新型有关的背景技术，而并不必然地构成现有技术。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种半导体处理设备及其托盘旋转驱动机构，可以便利地拆卸托盘旋转驱动机构中的拉杆组件，降低了安装维护的难度，驱动器内设置的水冷通道降低了磁流体驱动电机的温度，防止磁流体驱动电机本身的磁流体失效，避免引起漏磁泄露。

2、为了达到上述目的，本实用新型提供一种托盘旋转驱动机构，其设置在半导体处理设备的反应腔内，用于承托晶圆的晶圆托盘组件设置在所述托盘旋转驱动机构的顶部，所述托盘旋转驱动机构包含：

3、驱动器，其设置在所述反应腔底部，用于提供驱动力；

4、分气座，其连接所述驱动器，所述分气座在所述驱动器输出的驱动力的驱动下发生旋转；

5、支撑套筒，其设置在所述分气座上，所述支撑套筒包围形成旋转机构内腔区域；

6、分气转接环，其设置在所述支撑套筒顶部，所述晶圆托盘组件设置在所述分气转接环上；

7、拉杆组件，其一端与所述分气座固定连接，另一端穿过并连接所述晶圆托盘组件；

8、所述驱动器内设置水冷通道，所述水冷通道位于所述拉杆组件下方，所述水冷通道内通入循环冷却水。

9、所述拉杆组件包含：

10、拉杆，所述拉杆的顶端穿过所述晶圆托盘组件并与所述晶圆托盘组件柔性固定连接，所述拉杆的底端通过柔性固定组件与所述分气座柔性固定连接，所述拉杆用于拉紧所述晶圆托盘组件；

11、套筒，其套设在所述拉杆外部，所述套筒的顶端与所述分气转接环连接，所述套筒的底端通过柔性固定组件与所述分气座柔性固定连接。

12、所述柔性固定组件包含：

13、弹簧固定座，其固定设置在所述分气座上；

14、弹簧，其一端固定连接所述弹簧固定座，另一端固定连接所述拉杆或套筒的底端，所述弹簧处于拉紧状态，产生向下的弹力来拉紧所述拉杆或套筒。

15、所述拉杆的顶端具有连接部，所述连接部包含固定螺丝和设置在所述拉杆顶端的凹槽，所述固定螺丝具有外螺纹，所述凹槽内壁具有内螺纹，所述固定螺丝穿过所述晶圆托盘组件后，与所述凹槽螺纹连接。

16、所述水冷通道包含：

17、外套筒，所述外套筒为全封闭结构，所述水冷通道的出水端设置在所述外套筒的筒壁上；

18、内套管，所述内套管设置在所述外套筒内，所述内套管的一端为所述水冷通道的进水端，另一端与所述外套筒连通；

19、所述水冷通道的进水端和出水端均设置在所述驱动器的底部。

20、与所述内套管连通处的所述外套筒的筒壁设置为圆锥状结构。

21、与所述外套筒连通处的所述内套管的内管壁具有倾斜切面。

22、所述驱动器为磁流体驱动电机。

23、所述套筒的顶端具有至少三根连接杆，所述连接杆的端部嵌设在所述分气转接环上，用于提供向下的拉力拉紧所述分气转接环。

24、所述分气转接环上具有多个连接凹槽，所述连接凹槽的数量和位置与所述连接杆的数量和位置对应匹配设置，用于容纳所述连接杆的端部。

25、在所述分气座与所述驱动器的连接面上均匀间隔设置多个水平调节装置，以调节所述分气座的水平度。

26、所述水平调节装置采用顶丝。

27、采用多个紧固件将所述分气座固定在所述驱动器上，所述紧固件包含螺丝以及套设在所述螺丝上的高温弹簧。

28、所述分气座中具有吹扫气体通道，所述拉杆的底端位于所述吹扫气体通道内，所述吹扫气体通道与所述支撑套筒形成的旋转机构内腔区域连通。

29、所述弹簧固定座上具有多个通孔，所述通孔用于促使所述吹扫气体在所述旋转机构内腔区域中的扩散。

30、所述分气座中具有多条驱动气体通道，所述支撑套筒的筒壁中具有多条驱动气体通道，所述分气转接环中具有多条驱动气体通道，所述支撑套筒中的驱动气体通道分别与所述分气座中的驱动气体通道和所述分气转接环中的驱动气体通道连通，用于将驱动气体输送至所述晶圆托盘组件。

31、所述分气座与所述驱动器的连接面上设置密封垫片，所述密封垫片具有通孔，所述通孔的尺寸和位置与所述分气座中的驱动气体通道的尺寸和位置相匹配。

32、本实用新型还提供一种半导体处理设备，包含：

33、反应腔；

34、所述的托盘旋转驱动机构；

35、晶圆托盘组件，其设置在所述托盘旋转驱动机构上，可跟随所述托盘旋转驱动机构旋转，所述晶圆托盘组件用于承载一片或多片晶圆；

36、进气装置，其设置在所述反应腔的顶部；

37、抽气装置，其设置在所述反应腔的底部；

38、加热装置，其设置在所述晶圆托盘组件的下方，用于加热所述晶圆托盘组件。

39、所述晶圆托盘组件包含：

40、托盘，其设置在所述分气座的顶部，所述托盘具有中心孔，所述托盘的上表面设置若干基座放置区；

41、多个晶圆基座，所述晶圆基座分别位于所述托盘上的基座放置区内，所述晶圆基座内用于容纳待处理晶圆；

42、托盘盖板，其设置在所述托盘上，所述托盘盖板具有中心孔，所述托盘盖板上具有多个晶圆通孔；

43、压紧盖板，其设置在所述托盘上，位于所述托盘的中心孔的上方，所述压紧盖板的直径大于所述托盘的中心孔的直径，所述压紧盖板的中心具有连接孔，所述固定螺丝穿过所述连接孔与所述凹槽螺纹连接，用于将所述晶圆托盘组件固定在所述托盘旋转驱动机构上。

44、所述晶圆托盘组件还包含：隔热环，所述隔热环设置在所述托盘上，所述隔热环位于所述托盘盖板和所述压紧盖板之间。

45、所述托盘盖板与所述隔热环相邻的边缘具有第一延展部，所述托盘盖板的第一延展部延展至所述隔热环顶部，所述压紧盖板与所述隔热环相邻的边缘具有第二延展部，所述压紧盖板的第二延展部延展至所述隔热环顶部。

46、所述半导体处理设备还包含气体泵，所述气体泵包含吹扫气体泵和驱动气体泵；

47、所述吹扫气体泵通过管路连接至所述分气座上的吹扫气体通道，用于提供吹扫气体；

48、所述驱动气体泵通过管路连接至所述分气座中的驱动气体通道，用于提供驱动气体。

49、本实用新型将托盘旋转驱动机构中的拉杆组件的底部改为与分气座柔性连接，则拉杆组件无需再伸出反应腔之外，减小了拉杆组件的长度，提高了器件使用的稳定性和可靠性。而拉杆组件的顶端与所述晶圆托盘组件柔性连接，拉杆组件顶端的连接部中的固定螺丝是可拆卸的，与之相配合，所述晶圆托盘组件上的压紧盖板与托盘分体设置，所述压紧盖板可以活动拆卸，从而令所述拉杆组件可以从所述晶圆托盘组件的顶部进行拆卸，便于安装维护。

50、本实用新型在磁流体驱动电机中设置水冷通道后，磁流体驱动电机靠近所述反应腔部分的温度得到了显著地降低，减缓了磁流体驱动电机的温升速率，不仅能够防止磁流体驱动电机本身的磁流体失效，避免引起漏磁泄露，还能够降低位于所述磁流体驱动电机和所述分气座的接触面上的密封垫片的温度，改善密封垫片的使用环境，延缓密封垫片的使用寿命。