[发明专利]一种可实现炉门升降和旋转一体运动的机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体立式热处理设备的炉门运动控制机构，更具体地，涉及一种可实现半导体立式热处理设备的炉门升降和旋转一体运动的控制机构。

背景技术

半导体立式热处理设备可包括例如立式氧化炉、LPCVD炉、立式退火炉等。在半导体立式热处理设备开始进行工艺之前，也就是将石英舟和硅片送入加热腔室之前，需要打开炉门；在工艺结束之后，也就是将石英舟和硅片移出加热腔室之后，需要封闭炉门，以起到隔离热量等作用。其动作过程请参阅图1，图1是一种半导体立式热处理设备工艺腔区域的炉门安装位置结构示意图。如图1所示，在工艺开始前，炉门驱动装置24驱动炉门23竖直向下运动；下降一段距离后炉门23脱离炉口，且不与设于炉门口的吸气装置210发生干涉时，再使炉门23水平旋转，打开炉门，然后就可以进行工艺；工艺开始时，处于硅片承载区域25内、承载石英舟26、保温桶28和硅片27的工艺门29，在驱动装置的驱动下直线向上运动，将石英舟26、保温桶28和硅片27移进已经打开的炉口，进入加热炉体21内的石英加热腔室22进行工艺。

目前，对立式炉的炉门运动控制，在领域内应用最多的是气动炉门、步进电机炉门等方式。

现有技术中，采用步进电机方式控制炉门升降及旋转的，是利用两个步进电机连接同步带轮以及减速装置，实现炉门的升降和旋转。在这种方式中，步进电机需要同步皮带的驱动，长时间后皮带容易出现磨损、张力不足和打滑等现象，影响炉门运动的控制。而且，其结构复杂，需要用到两个步进电机、一个减速机、一套丝杠螺母和一套滑块导轨。这样使得成本很高，不但体积、重量大，而且利用步进电机驱动，容易出现炉门摆动不到位的情况。

中国发明专利CN102719805A一种用于PECVD设备的自动炉门机构公开了一种炉门气动控制技术，利用一个X向直线气缸以及连杆机构，实现炉门的摆动；以及利用一个Y向直线气缸，实现炉门的开合。这种结构用到两个直线气缸、一套连杆机构和用于定位方向的导轨，需要至少两个驱动部件，导致成本较高、体积和重量比较大。

上述现有技术存在成本较高、体积和重量比较大，以及结构相对复杂的共同缺陷，这相对于半导体行业对成本控制严格、对设备占用空间及可维护性有着苛刻限制的要求是非常不利的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种结构简单、控制精确、空间占用小、维护方便的新型炉门运动控制机构，通过在炉门控制机构中利用螺纹旋合产生相对位移及旋转的原理，设计出一种独特的控制单元，可实现炉门升降和旋转的一体化运动，不但减少了驱动源，确保了炉门运动的可靠性，而且缩短了运动时间，从而提高了半导体立式热处理设备的工艺效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种可实现炉门升降和旋转一体运动的机构，包括炉门联动机构、驱动装置，其特征在于，所述联动机构包括：

一螺杆，所述螺杆为固定件，表面加工有一段螺纹槽和一轴向竖直凹槽，所述螺纹槽的末端与所述凹槽的末端相切；

一螺杆外管，所述螺杆外管为活动件，内表面加工有一段与所述螺杆螺纹槽相对应的螺纹牙，所述螺杆外管与所述螺杆套接；其中，所述螺杆外管的螺纹牙可容纳在所述螺杆凹槽内，并可与所述螺杆对应的螺纹槽旋合形成螺纹副；所述螺杆外管与炉门固定连接，所述螺杆外管还活动连接驱动装置。

本技术方案通过螺杆和螺杆外管两个零件的旋合过程，就可以实现炉门升降与旋转的同步进行。螺杆为固定件，当驱动装置通过轴承组件给予活动的螺杆外管向上推力时，由于螺杆和螺杆外管套接，所对应的螺纹旋合形成螺纹副，螺纹受径向分力的作用，螺杆外管会进行旋转。因受轴向分力，使螺杆外管上升，当上升一定高度后（高度可根据需求自行设计螺纹升角），螺纹旋合结束（螺纹的长度设计决定旋转的摆角），螺纹相分离。此时，螺杆外管的凸出螺纹牙结束端面与螺杆上的凹槽侧面接触，起到限位作用，故旋转停止。因而，螺杆外管沿着螺杆上的凹槽只进行上升运动，当螺杆外管运动到限定位置后，结束上升运动。在此过程中，螺杆外管通过连接的悬臂带动炉门实现旋转和上升。驱动装置带动联动机构将炉门抬升，在抬升的过程中，由于螺纹的旋合作用，炉门同时会产生旋转，当旋转到与炉口同心的位置时（旋转的摆角由设计的螺纹长度决定），由于螺杆凹槽的限位作用，炉门就停止旋转。炉门停止旋转后只是进行上升动作，上升到指定高度后停止上升，完成一次炉门的封闭。