阅读说明：本技术 可去除径向力的旋转装置、加热器旋转系统及半导体设备 (Rotary device capable of removing radial force, heater rotary system and semiconductor equipment ) 是由 潘学勤 李中云 宋维聪 于 2020-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种可去除径向力的旋转装置、加热器旋转系统及半导体设备。旋转装置包括固定板、马达、第一同步轮、第二同步轮、第三同步轮及同步带；固定板上设置有通孔；第一同步轮、第二同步轮及第三同步轮均设置于固定板的第一表面,第二同步轮的轴孔与通孔相对应；第一同步轮和第三同步轮位于第二同步轮的相对两侧,且三者的中心点位于同一水平线上；马达与第三同步轮相连接,同步带绕设于第一同步轮、第二同步轮及第三同步轮上,待旋转件的旋转轴穿过固定板的通孔及第二同步轮的轴孔,且与第二同步轮相连接。本发明可以有效避免待旋转件及与待旋转件相连接的配件因受到径向力的作用而发生损坏变形,延长设备的使用寿命、降低生产成本。(The invention provides a rotating device capable of removing radial force, a heater rotating system and a semiconductor device. The rotating device comprises a fixing plate, a motor, a first synchronous wheel, a second synchronous wheel, a third synchronous wheel and a synchronous belt; the fixing plate is provided with a through hole; the first synchronizing wheel, the second synchronizing wheel and the third synchronizing wheel are all arranged on the first surface of the fixing plate, and the shaft hole of the second synchronizing wheel corresponds to the through hole; the first synchronizing wheel and the third synchronizing wheel are positioned at two opposite sides of the second synchronizing wheel, and the central points of the first synchronizing wheel and the third synchronizing wheel are positioned on the same horizontal line; the motor is connected with the third synchronizing wheel, the synchronous belt is wound on the first synchronizing wheel, the second synchronizing wheel and the third synchronizing wheel, and the rotating shaft of the rotating piece penetrates through the through hole of the fixing plate and the shaft hole of the second synchronizing wheel and is connected with the second synchronizing wheel. The invention can effectively avoid the damage and deformation of the part to be rotated and the accessory connected with the part to be rotated due to the action of radial force, prolong the service life of equipment and reduce the production cost.)

可去除径向力的旋转装置、加热器旋转系统及半导体设备

技术领域

本发明涉及半导体制造设备领域，特别是涉及一种可去除径向力的旋转装置、加热器旋转系统及半导体设备。

背景技术

在诸如薄膜沉积设备等半导体制造设备中，加热器是一种广泛使用的部件。加热器通常包括承载台及与承载台的底面相连接的支撑杆（也即旋转轴），通过支撑杆的旋转带动承载台旋转，由此带动位于承载台上的基板旋转，可有效提高加热基板的均匀性，进而提高薄膜沉积的均匀性。现有的加热器旋转设备，都存在支撑杆受径向力作用的问题。在长期的旋转作业过程中，加热器容易因径向力的影响产生较大的挠度，由于支撑杆的直径通常比较小，在长期受到交变载荷径向力的情况下容易磨损变形，并进一步导致加热器的其他零部件以及与加热器相连接的设备的其他结构发生损坏。比如在薄膜沉积设备中，加热器的支撑杆需穿透腔体底板延伸至腔体之外，而支撑杆和腔体之间通常通过磁流体进行密封以确保腔体在满足真空度要求的情况下，支撑杆仍可正常旋转。但是磁流体内部填充磁液体的间隙非常小，加热器长期旋转产生的径向力容易导致磁流体的变形漏液，容易造成设备的污染以及设备使用寿命的下降，并由此造成生产成本的上升。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可去除径向力的旋转装置、加热器旋转系统及半导体设备，用于解决现有技术中，加热器的支撑杆在长期旋转作业的过程中，因径向力导致加热器的零部件以及与加热器相连接的设备的其他结构发生损坏变形，导致设备的使用寿命下降、造成设备的污染以及导致生产成本的上升等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种可去除径向力的旋转装置，包括固定板、马达、第一同步轮、第二同步轮、第三同步轮及同步带；所述固定板具有第一表面及与所述第一表面相对的第二表面，所述固定板上设置有通孔；所述第一同步轮、第二同步轮及第三同步轮均设置于所述固定板的第一表面，所述第二同步轮的轴孔与所述固定板上的通孔相对应；所述第一同步轮和所述第三同步轮位于所述第二同步轮的相对两侧，且所述第一同步轮、第二同步轮和第三同步轮的中心点位于同一水平线上；所述马达与所述第三同步轮相连接，所述同步带绕设于所述第一同步轮、第二同步轮及第三同步轮上，且所述同步带呈涨紧状态，待旋转件的旋转轴穿过所述固定板的通孔及所述第二同步轮的轴孔，且与所述第二同步轮相连接。

可选地，所述第二同步轮的直径大于所述第一同步轮及第三同步轮的直径。

可选地，所述第一同步轮和所述第三同步轮的直径相同，所述第二同步轮与第一同步轮之间的间距和第二同步轮与第三同步轮之间的间距相等。

可选地，所述旋转装置还包括第一支架，所述第一支架包括弯折部及直线部，所述弯折部一端与所述固定板的侧面相连接，另一端延伸至所述第一同步轮的下方，所述直线部一端与所述弯折部相连接，另一端穿过所述第一同步轮的轴孔直至与所述固定板的第一表面相连接。

可选地，所述旋转装置还包括固定架，所述固定架位于所述马达和所述固定板之间，且位于所述第三同步轮的***，所述固定架将所述马达与所述固定板相连接。

可选地，所述旋转装置还包括第二支架及涨紧螺丝，所述第二支架位于所述固定板的第一表面，且位于所述固定架背离所述第二同步轮的一侧，所述涨紧螺丝连接于所述第二支架及所述固定架之间。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种加热器旋转系统，所述加热器旋转系统包括加热器及如上述任一方案中所述的旋转装置，所述加热器包括承载台及与所述承载台底部相连接的旋转轴，所述加热器的旋转轴自所述固定板的第二表面穿过所述通孔及所述第二同步轮的轴孔，且所述加热器的旋转轴与所述第二同步轮相连接。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种半导体设备，所述半导体设备包括腔室、加热器及如上述任一方案中所述的旋转装置，所述旋转装置位于所述腔室的底部，所述加热器包括承载台及与所述承载台底部相连接的旋转轴，所述加热器的旋转轴自所述腔室内部延伸到外部，并依次穿过所述固定板的通孔及所述第二同步轮的轴孔，且所述加热器的旋转轴与所述第二同步轮相连接。

可选地，所述半导体设备还包括加热器升降组件，所述加热器升降组件位于所述旋转装置及所述腔室之间，所述加热器升降组件与所述腔室及所述旋转装置均相连接。

可选地，所述腔室包括物理气相沉积腔室和化学气相沉积腔室中的一种。

如上所述，本发明的可去除径向力的旋转装置、加热器旋转系统及半导体设备，具有以下有益效果：本发明经改善的结构设计，设置三个中心点位于同一水平线上的三个同步轮带动同步带，待旋转件（比如加热器）的旋转轴与位于中间的同步轮相连接，当马达驱动其中一个同步轮旋转时，同步带被撑开绷紧夹住中间的同步轮，同步带两边作用在中间的同步轮上的径向力正好相向抵消，可以有效避免待旋转件及与待旋转件相连接的配件因受到径向力的作用而发生损坏变形，可以有效延长设备的使用寿命，减少设备污染及降低生产成本。

附图说明

图1至图3显示为本发明实施例一的可去除径向力的旋转装置自不同方向上所呈现出的结构示意图。

图4及图5显示为本发明实施例二的半导体设备自不同方向上所呈现出的结构示意图。

元件标号说明

11-固定板；12-马达；13-第一同步轮；14-第二同步轮；141-轴孔；15-第三同步轮；16-同步带；17-第一支架；171-弯折部；172-直线部；18-固定架；19-第二支架；20-涨紧螺丝；21-腔室；22-加热器升降组件；23-圆筒；24-磁流体。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质技术内容的变更下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例一

如图1至图3所示，本发明提供一种可去除径向力的旋转装置，包括固定板11、马达12、第一同步轮13、第二同步轮14、第三同步轮15及同步带16；所述固定板11具有第一表面及与所述第一表面相对的第二表面，所述固定板11上设置有通孔；所述第一同步轮13、第二同步轮14及第三同步轮15均设置于所述固定板11的第一表面，所述第二同步轮14的轴孔141与所述固定板11上的通孔相对应，即所述第二同步轮14的轴孔141暴露出所述固定板11的通孔；所述第一同步轮13和所述第三同步轮15位于所述第二同步轮14的相对两侧，且所述第一同步轮13、第二同步轮14和第三同步轮15的中心点（也即轴心）位于同一水平线上；所述马达12与所述第三同步轮15相连接，用于驱动所述第三同步轮15旋转，所述同步带16绕设于所述第一同步轮13、第二同步轮14及第三同步轮15上，且所述同步带16呈涨紧状态，待旋转件（比如加热器）的旋转轴穿过所述固定板11的通孔及所述第二同步轮14的轴孔141，且与所述第二同步轮14相连接。当所述马达12驱动所述第三同步轮15旋转时，绕设在所述第一同步轮13、第二同步轮14及第三同步轮15上的同步带16被带动旋转，由此带动与第二同步轮14相连接的待旋转件旋转。本发明经改善的结构设计，设置三个中心点位于同一水平线上的三个同步轮带动同步带，同步带呈涨紧状态，待旋转件的旋转轴与位于中间的第二同步轮相连接，当马达驱动其中一个同步轮旋转时，同步带被撑开绷紧夹住中间的第二同步轮，故同步带涨紧时产生的径向力作用在其两侧的第一同步轮和第三同步轮上，而处于同步带中间的第二同步轮被同步带由两侧夹紧，故第二同步轮两侧由同步带作用的力相互抵消，第二同步轮上不会有径向力传递到待旋转件，可以有效避免待旋转件及与待旋转件相连接的配件因受到径向力的作用而发生损坏变形，可以有效延长设备的使用寿命，减少设备污染及降低生产成本。

需要说明的是，本说明书中的“第一”、“第二”及“第三”之类的描述仅出于描述的方便而不具有实质上的限定意义。比如，可以将位于中间的同步轮定义为第一同步轮而将两侧的同步轮定义为第二及第三同步轮。

作为示例，所述第二同步轮14的直径大于所述第一同步轮13及第三同步轮15的直径，因而当同步带16绕设在第一同步轮13、第二同步轮14及第三同步轮15上时，会和第二同步轮14形成一段弯曲度较大的接触曲面，有利于增加第二同步轮14和同步带16的接触面积以增强两者之间的摩擦力，有利于增加第二同步轮14的旋转力矩，可以有效驱动待旋转件。在进一步的示例中，所述第一同步轮13和所述第三同步轮15的直径相同，所述第一同步轮13、第二同步轮14及第三同步轮15之间均具有间距，且所述第二同步轮14与第一同步轮13之间的间距和第二同步轮14与第三同步轮15之间的间距相等。通过这样的设置，可以有效确保同步带16两边作用在中间的第二同步轮14上的径向力正好完全抵消，确保没有径向力作用在待旋转件上，可以有效避免径向力对待旋转件及与待旋转件相连接的零部件的不良影响。

在一示例中，所述第一同步轮13、第二同步轮14及第三同步轮15与同步带16可以为啮合传动，当为啮合传动时，所述同步带16的内表面间隔分布有多个轮齿，第一同步轮13、第二同步轮14及第三同步轮15的外圈的周向上间隔分布有多个轮齿，且轮齿间的间距可以根据需要设置，以实现对待旋转件的旋转角度的精确控制。当然，在其他示例中，所述第一同步轮13、第二同步轮14及第三同步轮15与同步带16可以为摩擦传动，本实施例中不做严格限制。所述第一同步轮13、第二同步轮14及第三同步轮15的外圈的周向边缘可以设置凸缘，即在外圈形成类似凹槽的结构，以避免同步带脱落。

作为示例，所述马达12包括但不限于步进电机。在一示例中，所述旋转装置还包括固定架18，所述固定架18位于所述马达12和所述固定板11之间，且位于所述第三同步轮15的***，所述固定架18将所述马达12与所述固定板11相连接，所述第三同步轮15装配于马达12的转轴上。所述固定架18和所述第三同步轮15的间距略大于所述同步带16的厚度，即所述固定架18和所述第三同步轮15仅具有很小的间距，比如小于2cm，以对所述同步带16起到一定的保护作用，避免同步带16从所述第三同步轮15上脱离。

作为示例，所述旋转装置还包括第一支架17，所述第一支架17包括弯折部171及直线部172，所述弯折部171一端与所述固定板11的侧面相连接，另一端延伸至所述第一同步轮13的下方（需要说明的是，此下方是以设备正常放置时的状态定义，即以图1所示的状态为示意），所述直线部172一端与所述弯折部171相连接，另一端穿过所述第一同步轮13的轴孔直至与所述固定板11的第一表面相连接，所述第一同步轮13与直线部172相固定，而弯折部171位于第一同步轮13下方的部分可以起到避免第一同步轮13脱落的作用。

作为示例，所述旋转装置还包括第二支架19及涨紧螺丝20，所述第二支架19位于所述固定板11的第一表面，且位于所述固定架18背离所述第二同步轮14的一侧，所述涨紧螺丝20连接于所述第二支架19及所述固定架18之间。通过调节涨紧螺丝20拉动固定架18，从而带动第三同步轮15涨紧同步带16，使同步带16夹紧第二同步轮14，可以根据需要调节同步带16的张度，确保同步带16平稳传动并带动第二同步轮14的平稳旋转。当然，在其他示例中，也可以通过在所述同步带16的内侧或外侧设置涨紧轮以调整所述同步带16的张度，本实施例中不做严格限制，但通过第二支架和涨紧螺丝的设计进行同步带的张度调节相较于其他设计在结构上更简单，调节上也更加方便。

本发明的旋转装置通过改善的结构设计，设置三个中心点位于同一水平线上的三个同步轮带动同步带，待旋转件的旋转轴与位于中间的同步轮相连接，当马达驱动其中一个同步轮旋转时，同步带被撑开绷紧夹住中间的同步轮，同步带两边作用在中间的第二同步轮上的径向力正好相向抵消，可以有效避免待旋转件及与待旋转件相连接的配件因受到径向力的作用而发生损坏变形，可以有效延长设备的使用寿命，减少设备污染及降低生产成本。本发明不仅可以用于去除加热器的径向力影响，同时可以用于其他与加热器类似的通过小直径的支撑杆带动整个器件旋转，且需要减少径向力影响的装置中。本发明的结构非常简单，成本低廉，且使用非常方便。

本发明还提供一种加热器旋转系统，所述加热器旋转系统包括加热器及如上述任一方案中所述的旋转装置，所述加热器包括承载台及与所述承载台底部相连接的旋转轴，所述加热器的旋转轴自所述固定板的第二表面穿过所述通孔及所述第二同步轮的轴孔，且所述加热器的旋转轴与所述第二同步轮相连接。由于同步带两边作用在中间的同步轮上的径向力正好相向抵消，可以有效避免加热器及与加热器相连接的配件因受到径向力的作用而发生损坏变形，可以有效延长设备的使用寿命，减少设备污染及降低生产成本。

实施例二

如图4及图5所示，本发明还提供一种半导体设备，所述半导体设备包括腔室21、加热器及如实施例一中任一方案所述的旋转装置，所述旋转装置位于所述腔室21的底部（外部），所述加热器包括承载台及与所述承载台底部相连接的旋转轴，所述加热器的旋转轴自所述腔室21内部延伸到外部，并依次穿过所述固定板11的通孔及所述第二同步轮14的轴孔141，且所述加热器的旋转轴与所述第二同步轮14相连接。

作为示例，所述半导体设备还包括加热器升降组件22，所述加热器升降组件22位于所述旋转装置及所述腔室21之间，所述加热器升降组件22与所述腔室21及所述旋转装置均相连接，用于根据需要驱动所述加热器上下移动。所述半导体设备还包括圆筒23和磁流体24等部件，所述磁流体24连接于所述腔室21和所述圆筒23之间而所述圆筒23连接于所述磁流体24和所述旋转装置之间，加热器的承载台位于腔室21内而与承载台相连接的旋转轴则穿过腔室21的底板延伸到腔室21外部，并依次穿过磁流体24、圆筒23、固定板11的通孔及第二同步轮14的轴孔141，以确保加热器在旋转过程中不会破坏腔室21内部的真空度。由于同步带两边作用在中间的同步轮上的径向力正好相向抵消，可以有效避免加热器及与加热器相连接的圆筒和磁流体等部件因受到径向力的作用而发生损坏变形，可以有效延长设备的使用寿命，减少设备污染及降低生产成本。

作为示例，所述腔室包括物理气相沉积腔室和化学气相沉积腔室中的一种，即所述半导体设备可以是物理气相沉积设备，也可以是化学气相沉积设备。

综上所述，本发明提供一种可去除径向力的旋转装置，包括固定板、马达、第一同步轮、第二同步轮、第三同步轮及同步带；所述固定板具有第一表面及与所述第一表面相对的第二表面，所述固定板上设置有通孔；所述第一同步轮、第二同步轮及第三同步轮均设置于所述固定板的第一表面，所述第二同步轮的轴孔与所述固定板上的通孔相对应；所述第一同步轮和所述第三同步轮位于所述第二同步轮的相对两侧，且所述第一同步轮、第二同步轮和第三同步轮的中心点位于同一水平线上；所述马达与所述第三同步轮相连接，用于驱动所述第三同步轮旋转，所述同步带绕设于所述第一同步轮、第二同步轮及第三同步轮上，且所述同步带呈涨紧状态，待旋转件的旋转轴穿过所述固定板的通孔及所述第二同步轮的轴孔，且与所述第二同步轮相连接。当所述马达驱动所述第三同步轮旋转时，绕设在所述第一同步轮、第二同步轮及第三同步轮上的同步带被带动旋转，由此带动与第二同步轮相连接的待旋转件旋转。本发明经改善的结构设计，设置三个中心点位于同一水平线上的三个同步轮带动同步带，待旋转件的旋转轴与位于中间的同步轮相连接，当马达驱动其中一个同步轮旋转时，同步带被撑开绷紧夹住中间的同步轮，同步带两边作用在中间的同步轮上的径向力正好相向抵消，可以有效避免待旋转件及与待旋转件相连接的配件因受到径向力的作用而发生损坏变形，可以有效延长设备的使用寿命，减少设备污染及降低生产成本。本发明结构简单，成本低廉且使用非常方便。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。