半導(dǎo)體成膜設(shè)備、晶圓自動(dòng)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(dǎo)體設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種半導(dǎo)體成膜設(shè)備、半導(dǎo)體晶圓的自動(dòng)定位卡緊結(jié)構(gòu)及卡緊方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，半導(dǎo)體設(shè)備發(fā)展迅速，涉及半導(dǎo)體、集成電路、太陽(yáng)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(即晶圓，為表述一致，后文中統(tǒng)一用“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(dǎo)體設(shè)備之核心的成膜設(shè)備，是決定半導(dǎo)體器件薄膜生長(zhǎng)的質(zhì)量和成品率的重要因素。
[0003]通常，半導(dǎo)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(jī)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(jìn)行成膜工藝過(guò)程。然而，現(xiàn)有技術(shù)的成膜方法往往會(huì)導(dǎo)致薄膜不均勻，其原因在于:
[0004]第一，當(dāng)襯底被放置于基座上后，反應(yīng)腔室內(nèi)的壓力會(huì)降壓到工藝壓強(qiáng)，由于襯底沒(méi)有固定，該抽氣過(guò)程會(huì)導(dǎo)致不固定襯底的漂移，從而使得成膜過(guò)程中襯底與反應(yīng)氣體噴淋頭不同心；
[0005]第二，當(dāng)執(zhí)行基座升降時(shí)，由于襯底不固定，基座的升降過(guò)程會(huì)造成襯底漂移，使得襯底無(wú)法落在基座要求位置；
[0006]第三，當(dāng)基座旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于襯底不固定，基座的旋轉(zhuǎn)也會(huì)造成襯底移動(dòng)，使得襯底無(wú)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(huì)造成襯底片間的不均勻成膜。
[0008]也就是說(shuō)，半導(dǎo)體成膜設(shè)備要求襯底與反應(yīng)氣體噴淋頭同心才能長(zhǎng)出均勻高質(zhì)量的膜，而上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題會(huì)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(dǎo)體成膜過(guò)程需要一個(gè)密閉的環(huán)境中進(jìn)行，操作人員無(wú)法實(shí)時(shí)觀察襯底在反應(yīng)腔室內(nèi)的位置變化。通常，只有當(dāng)機(jī)械手取出長(zhǎng)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(dòng)過(guò)，而此時(shí)工藝過(guò)程已經(jīng)完成，增加了不必要的時(shí)間成本。
[0010]因此，如何提供一種用于半導(dǎo)體成膜設(shè)備腔體中的襯底自動(dòng)定位卡緊結(jié)構(gòu)及卡緊方法，使其在成膜過(guò)程中可以對(duì)襯底進(jìn)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(wú)定位卡緊的缺陷，且提供一種半導(dǎo)體成膜設(shè)備、半導(dǎo)體襯底的自動(dòng)定位卡緊結(jié)構(gòu)及卡緊方法，其可以自動(dòng)對(duì)襯底進(jìn)行固定定位，避免由于襯底移動(dòng)造成成膜不均勻甚至失敗。同時(shí)，本發(fā)明的半導(dǎo)體成膜設(shè)備、半導(dǎo)體襯底的自動(dòng)定位卡緊結(jié)構(gòu)及卡緊方法不會(huì)影響基座熱場(chǎng)的均勻性，可以使成膜更加均勻，更大程度上消除片間的差異性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0012]—種半導(dǎo)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M個(gè)定位卡緊結(jié)構(gòu)，所述M個(gè)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(guò)程中卡緊所述襯底;其中，M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；
[0014]自定位卡緊支架，所述自定位卡緊支架包括相互銷軸連接的豎直升降導(dǎo)向桿和卡爪，以及位于所述基座下方的支座;所述卡爪銷軸連接于所述豎直升降導(dǎo)向桿的頂部，所述卡爪的一端朝向軸心，另一端遠(yuǎn)離軸心;所述遠(yuǎn)離軸心的外端包括高于卡爪上表面的定位臺(tái)階和凹入定位臺(tái)階內(nèi)側(cè)的卡緊銳角卡槽;所述豎直升降導(dǎo)向桿穿過(guò)所述定位孔洞，其底部與所述支座相抵接;其中，
[0015]當(dāng)沒(méi)有加載所述襯底時(shí)，所述M個(gè)卡爪外端在自身重心的作用下以銷軸為支點(diǎn)朝下傾斜一個(gè)預(yù)定角度；
[0016]當(dāng)所述襯底下表面與所述卡爪的上表面接觸后，所述M個(gè)卡爪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，以所述銷軸為支點(diǎn)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(shí)施例中，所述基座的上表面具有定位凹槽，所述定位凹槽與所述卡爪的形狀相配合，且所述基座的定位孔洞位于定位凹槽內(nèi)。
[0018]在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述M個(gè)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)明的一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述定位孔洞具有長(zhǎng)圓形開(kāi)口，所述豎直升降導(dǎo)向桿可以在所述定位孔洞內(nèi)自由上下滑動(dòng)但不能隨意轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0020]在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述卡緊銳角卡槽與水平面之間的夾角為0.1°?
10。。
[0021 ]在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述卡緊銳角卡槽與水平面之間的夾角為1°。
[0022]在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述卡槽的開(kāi)口夾角為5°?85°。
[0023]在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述支座為熱反射板。
[0024]在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述M個(gè)定位卡緊結(jié)構(gòu)所處的圓周不在熱反射板的熱場(chǎng)區(qū)域內(nèi)。
[0025]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種技術(shù)方案如下:
[0026]—種半導(dǎo)體成膜設(shè)備的定位卡緊結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)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:
[0027]位于所述基座的上表面的定位凹槽，且所述定位凹槽內(nèi)設(shè)有貫穿所述基座的定位孔洞；
[0028]自定位卡緊支架，所述自定位卡緊支架包括相互銷軸連接的豎直升降導(dǎo)向桿和卡爪，以及位于所述基座下方的支座;所述卡爪銷軸連接于所述豎直升降導(dǎo)向桿的頂部，所述卡爪的一端朝向軸心，另一端遠(yuǎn)離軸心;所述遠(yuǎn)離軸心的外端包括高于卡爪上表面的定位臺(tái)階和凹入定位臺(tái)階內(nèi)側(cè)的卡緊銳角卡槽;所述豎直升降導(dǎo)向桿穿過(guò)所述定位孔洞，其底部與所述支座相抵接;其中，
[0029]當(dāng)沒(méi)有加載所述襯底時(shí)，所述M個(gè)卡爪外端在自身重心的作用下以銷軸為支點(diǎn)朝下傾斜一個(gè)預(yù)定角度；
[0030]當(dāng)所述襯底下表面與所述卡爪的上表面接觸后，所述M個(gè)卡爪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，以所述銷軸為支點(diǎn)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。
[0031 ]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明再提供一種技術(shù)方案如下:
[0032]—種采用上述襯底自動(dòng)定位卡緊結(jié)構(gòu)的卡緊方法，包括如下步驟:
[0033]步驟S1:利用升降單元將所述基座降至低位，使得所述豎直升降導(dǎo)向桿的底部與所述熱反射板接觸;在重力的作用下，所述卡爪向遠(yuǎn)離所述基座圓心的外端打開(kāi)；
[0034]步驟S2:利用機(jī)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卡爪的上表面；
[0035]步驟S3:所述襯底脫離機(jī)械手，其自身重力作用于所述卡爪，并帶動(dòng)所述卡爪向著基座圓心方向運(yùn)動(dòng)，使得所述定位臺(tái)階與所述襯底的外圓接觸；
[0036]步驟S4:利用升降單元帶動(dòng)基座上升至所述豎直升降導(dǎo)向桿的底部脫離所述熱反射板；
[0037]步驟S5:所述卡爪在重力作用下配合地陷于所述定位凹槽中并自動(dòng)卡緊所述襯底。
[0038]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的襯底自動(dòng)定位卡緊結(jié)構(gòu)，其依據(jù)重力、杠桿機(jī)構(gòu)配合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且無(wú)需外部提供動(dòng)力就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(zhǎng)更加均勻，同時(shí)也消除了片間的差異性。本發(fā)明提供的襯底自動(dòng)定位卡緊結(jié)構(gòu)的另一個(gè)有益特點(diǎn)在于，所述M個(gè)自動(dòng)定位卡緊結(jié)構(gòu)所處的圓周以及自動(dòng)定位卡緊結(jié)構(gòu)都不在熱反射板的熱場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，可以不影響熱場(chǎng)均勻性，從而進(jìn)一步保證了成膜的高質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0039]圖1示出為本發(fā)明具有單片不旋轉(zhuǎn)式基座的半導(dǎo)體成膜設(shè)備腔體一個(gè)實(shí)施例的剖面圖
[0040]圖2所示為本發(fā)明自動(dòng)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
[0041]圖3所示為本發(fā)明自動(dòng)定位卡緊結(jié)構(gòu)和基座的立體結(jié)構(gòu)示意圖
[0042]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的自定位卡緊支架在基座處于低位時(shí)的結(jié)構(gòu)圖和受力示意圖
[0043]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的自定位卡緊支架卡緊襯底時(shí)的受力示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面參照附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，其中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)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(shí)施例。
[0045]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明半導(dǎo)體襯底的自動(dòng)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(dǎo)體設(shè)備的腔體。具體地，本發(fā)明半導(dǎo)體襯底的自動(dòng)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(dǎo)體膜設(shè)備腔體中，當(dāng)然，也同樣適用于具有固定基座的半導(dǎo)體膜設(shè)備腔體中；按基座能承載晶圓片數(shù)分，本發(fā)明半導(dǎo)體襯底的自動(dòng)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(jiàn)，下面的實(shí)施例僅以單片不旋轉(zhuǎn)式基座為例，進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0046]請(qǐng)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(dǎo)體成膜設(shè)備腔體一個(gè)實(shí)施例的剖面圖。如圖1所示，半導(dǎo)體成膜設(shè)備反應(yīng)腔室I中具有用于放置襯底4的基座2、自動(dòng)定位卡緊支架3、機(jī)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I為