半導體成膜設(shè)備、襯底自動定位卡緊結(jié)構(gòu)及卡緊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種半導體成膜設(shè)備、半導體襯底的自動定位卡緊結(jié)構(gòu)及卡緊方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，半導體設(shè)備發(fā)展迅速，涉及半導體、集成電路、太陽能電池板、平面顯示器、微電子、發(fā)光二極管等，而這些器件主要是由在襯底上形成的數(shù)層材質(zhì)厚度不同的薄膜組成，因此，作為半導體設(shè)備之核心的成膜設(shè)備，是決定半導體器件薄膜生長的質(zhì)量和成品率的重要因素。
[0003]通常，半導體成膜設(shè)備在反應(yīng)腔室內(nèi)包括用于放置襯底的基座，機械手將襯底與反應(yīng)氣體噴淋頭同心放置于基座上表面后，就可以進行成膜工藝過程。然而，現(xiàn)有技術(shù)的成膜方法往往會導致薄膜不均勻，其原因在于:
[0004]第一，當襯底被放置于基座上后，反應(yīng)腔室內(nèi)的壓力會降壓到工藝壓強，由于襯底沒有固定，該抽氣過程會導致不固定襯底的漂移，從而使得成膜過程中襯底與反應(yīng)氣體噴淋頭不同心；
[0005]第二，當執(zhí)行基座升降時，由于襯底不固定，基座的升降過程會造成襯底漂移，使得襯底無法落在基座要求位置；
[0006]第三，當基座旋轉(zhuǎn)時，由于襯底不固定，基座的旋轉(zhuǎn)也會造成襯底移動，使得襯底無法落在基座要求位置，甚至是將襯底甩出基座，造成襯底破碎；
[0007]第四，襯底的漂移也會造成襯底片間的不均勻成膜。
[0008]也就是說，半導體成膜設(shè)備要求襯底與反應(yīng)氣體噴淋頭同心才能長出均勻高質(zhì)量的膜，而上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題會顯著降低成膜的均勻性，從而增加產(chǎn)品的不合格率。
[0009]然而，半導體成膜過程需要一個密閉的環(huán)境中進行，操作人員無法實時觀察襯底在反應(yīng)腔室內(nèi)的位置變化。通常，只有當機械手取出長出膜的襯底后，發(fā)現(xiàn)襯底不在要求的位置上，才能知道襯底已經(jīng)移動過，而此時工藝過程已經(jīng)完成，增加了不必要的時間成本。
[0010]因此，如何提供一種用于半導體成膜設(shè)備腔體中的襯底自動定位卡緊結(jié)構(gòu)及卡緊方法，使其在成膜過程中可以對襯底進行定位，已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于解決襯底無定位卡緊的缺陷，且提供一種半導體成膜設(shè)備、半導體襯底的自動定位卡緊結(jié)構(gòu)及卡緊方法，其可以自動對襯底進行固定定位，避免由于襯底移動造成成膜不均勻甚至失敗。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0012]—種半導體成膜設(shè)備，包括反應(yīng)腔室和承載襯底的基座，所述基座具有支撐軸;其特征在于，還包括Μ個定位卡緊結(jié)構(gòu)，所述Μ個定位卡緊結(jié)構(gòu)與所述基座同軸心地環(huán)形分布在所述基座上表面的周圍，用于在工藝過程中卡緊所述襯底;其中，Μ為大于等于3的整數(shù)；所述定位卡緊結(jié)構(gòu)包括:
[0013]貫穿所述基座的定位孔洞；
[OOM]自定位卡緊支架，所述自定位卡緊支架包括相互垂直固定的圓柱形支桿和橫桿，以及位于所述基座下方的支座;所述橫桿位于所述支桿的頂部，所述橫桿的一端朝向軸心，另一端遠離軸心;所述遠離軸心的外端包括高出橫桿上表面的定位臺階和凹入定位臺階內(nèi)側(cè)的卡緊銳角卡槽;所述支桿穿過所述定位孔洞，其球面底部與所述支座相抵接，且所述圓柱形支桿上與所述定位臺階同側(cè)處具有切面;其中，
[0015]當沒有加載所述襯底時，所述Μ個橫桿外端在自身重心的作用下朝下傾斜一個預(yù)定角度；
[0016]當所述襯底下表面與所述自定位卡緊支架上的橫桿接觸后，所述Μ個橫桿外端在所述定位卡緊支架與所述襯底組成的配合體重心的作用下，以所述球面為支點且通過所述切面導向，向上抬升至水平位置，以使所述襯底卡緊在所述卡緊銳角卡槽中。
[0017]在本發(fā)明一些優(yōu)選的實施例中，所述基座的上表面具有定位凹槽，所述定位凹槽底部為一成角度的斜面，且所述基座的定位孔洞位于定位凹槽內(nèi)，所述成角度的斜面與所述橫桿外端朝下傾斜的預(yù)定角度相適配;且當沒有加載所述襯底時，所述橫桿外端在自身重心的作用下朝下傾斜位于所述定位凹槽內(nèi)。
[0018]在本發(fā)明一些優(yōu)選的實施例中，所述Μ個定位卡緊結(jié)構(gòu)與所述基座同軸心地環(huán)形均勻分布。
[0019]在本發(fā)明一些優(yōu)選的實施例中，所述卡緊銳角卡槽與水平面之間的夾角為0.1°?
10。。
[0020]在本發(fā)明一些優(yōu)選的實施例中，所述卡緊銳角卡槽與水平面之間的夾角為1°。
[0021]在本發(fā)明一些優(yōu)選的實施例中，所述切面的形狀可以是拋物線形面、圓錐型面或者直斜面。
[0022]在本發(fā)明一些優(yōu)選的實施例中，所述卡槽的開口夾角為5°?85°。
[0023]在本發(fā)明一些優(yōu)選的實施例中，所述支座為熱反射板。
[0024]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種技術(shù)方案如下:
[0025]—種半導體成膜設(shè)備的定位卡緊結(jié)構(gòu)，半導體成膜設(shè)備包括反應(yīng)腔室和承載襯底的基座，所述基座具有支撐軸;所述定位卡緊結(jié)構(gòu)包括:
[0026]位于所述基座的上表面的定位凹槽，其底部為一成角度的斜面，且所述定位凹槽內(nèi)設(shè)有貫穿所述基座的定位孔洞；
?0027]自定位卡緊支架，所述自定位卡緊支架包括相互垂直固定的圓柱形支桿和橫桿，以及位于所述基座下方的支座;所述橫桿位于所述支桿的頂部，所述橫桿的一端朝向軸心，另一端遠離軸心;所述遠離軸心的外端包括高出橫桿上表面的定位臺階和凹入定位臺階內(nèi)側(cè)的卡緊銳角卡槽;所述支桿穿過所述定位孔洞，其球面底部與所述支座相抵接，且所述圓柱形支桿上與所述定位臺階同側(cè)處具有切面;其中，
[0028]當沒有加載所述襯底時，所述橫桿外端在自身重心的作用下朝下傾斜一個預(yù)定角度;所述成角度的斜面與所述橫桿外端朝下傾斜的預(yù)定角度相適配；
[0029]當所述襯底下表面與所述自定位卡緊支架上的橫桿接觸后，所述橫桿外端在所述自定位卡緊支架與所述襯底組成的配合體重心的作用下，以所述球面為支點且通過所述切面導向，向上抬升至水平位置;通過與其它與所述基座同軸心地環(huán)形分布在所述基座上表面周圍的定位卡緊結(jié)構(gòu)，將所述襯底卡緊在所述卡緊銳角卡槽中。
[0030]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明再提供一種技術(shù)方案如下:
[0031]—種采用上述襯底自動定位卡緊結(jié)構(gòu)的卡緊方法，包括如下步驟:
[0032]步驟S1:利用升降單元將所述基座降至低位，使得所述球面結(jié)構(gòu)與所述熱反射板接觸;在重力的作用下，所述自定位卡緊支架向所述基座的圓心外側(cè)打開；
[0033]步驟S2:利用機械手將襯底置于所述自定位卡緊支架上方，并向下至所述襯底下表面接觸所述自定位卡緊支架上的橫桿；
[0034]步驟S3:所述襯底脫離機械手，其自身重力作用于所述橫桿，并帶動所述自定位卡緊支架向所述切面的相反方向運動，使得所述定位臺階與所述襯底的外圓接觸；
[0035]步驟S4:利用升降單元帶動基座上升至所述球面結(jié)構(gòu)脫離所述熱反射板；
[0036]步驟S5:所述自定位卡緊支架在重力作用下自動卡緊所述襯底。
[0037]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的襯底自動定位卡緊結(jié)構(gòu)，其依據(jù)錐形斜面、重力、杠桿機構(gòu)配合，結(jié)構(gòu)簡單，且無需外部提供動力就能實現(xiàn)自動定位卡緊的功能，從而保證了襯底在基座上位置固定不變，使其膜生長更加均勻，同時也消除了片間的差異性。
【附圖說明】
[0038]圖1示出為本發(fā)明具有單片不旋轉(zhuǎn)式基座的半導體成膜設(shè)備腔體一個實施例的剖面圖
[0039]圖2所示為本發(fā)明自動定位卡緊結(jié)構(gòu)中的自定位卡緊支架的立體結(jié)構(gòu)示意圖
[0040]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的基座和定位凹槽結(jié)構(gòu)的剖面圖[0041 ]圖4所示為本發(fā)明自動定位卡緊結(jié)構(gòu)和基座的立體結(jié)構(gòu)示意圖
[0042]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的自定位卡緊支架在基座處于低位時的結(jié)構(gòu)圖
[0043]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的自定位卡緊支架在放置襯底后的結(jié)構(gòu)圖
[0044]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的自定位卡緊支架卡緊襯底時的受力示意圖
【具體實施方式】
[0045]下面參照附圖更詳細地說明本發(fā)明，其中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。本發(fā)明可以，但是以不同的方式體現(xiàn)，但是不應(yīng)該局限于在此所述的實施例。
[0046]需要說明的是，本發(fā)明半導體襯底的自動定位卡緊結(jié)構(gòu)及卡緊方法，可以使用于需要在基座上固定襯底的任何一種半導體設(shè)備的腔體。具體地，本發(fā)明半導體襯底的自動定位卡緊結(jié)構(gòu)及卡緊方法，按基座的功能分，可以適用于具有升降基座或具有旋轉(zhuǎn)功能基座的半導體膜設(shè)備腔體中，當然，也同樣適用于具有固定基座的半導體膜設(shè)備腔體中；按基座能承載晶圓(即襯底)片數(shù)分，本發(fā)明半導體襯底的自動定位卡緊結(jié)構(gòu)及卡緊方法，可以適用于多片旋轉(zhuǎn)式基座、單片旋轉(zhuǎn)式基座和單片不旋轉(zhuǎn)式基座。為敘述方便起見，下面的實施例僅以單片不旋轉(zhuǎn)式基座為例，進行詳細說明。
[0047]請參閱圖1，圖1示出為本發(fā)明具有單片不旋轉(zhuǎn)式基座的半導體成膜設(shè)備腔體一個實施例的剖面圖。如圖1所示，半導體成膜設(shè)備反應(yīng)腔室1中具有用于放置襯底4的基座2、自動定位卡緊支架3、機械手5、熱反射板6、升降單元7和反應(yīng)氣體噴淋頭8。其中，反應(yīng)腔室1為襯底4提供密閉潔凈的反應(yīng)場所，反應(yīng)氣體噴淋頭8在反應(yīng)腔室1上面且與腔室1同心，升降單元7與反應(yīng)腔室1底面連接，基座2與升降單元7連接并且保證基座2與反應(yīng)腔室1同心，升降單元7可帶動基座2做上下運動，熱反射板6固定在反應(yīng)腔室1底面且與反應(yīng)腔室1同心；自定位卡緊支架3在基座2上與定位孔洞32(如圖3所示)配合，機械手5可以用于傳送襯底4，在執(zhí)行工藝過程中，襯底4通過自定位卡緊支架3坐落在基座2的上表面。
[0048]請參閱圖2