[发明专利]半导体成膜设备、衬底自动定位卡紧结构及卡紧方法

权利要求书

1.一种半导体成膜设备，包括反应腔室和承载衬底的基座，所述基座具有支撑轴；其特征在于，还包括M个定位卡紧结构，所述M个定位卡紧结构与所述基座同轴心地环形分布在所述基座上表面的周围，用于在工艺过程中卡紧所述衬底；其中，M为大于或等于3的整数；所述定位卡紧结构包括：

贯穿所述基座的定位孔洞；

自定位卡紧支架，所述定位卡紧支架包括相互垂直固定的圆柱形支杆和横杆，以及位于所述基座下方的支座；所述横杆位于所述支杆的顶部，所述横杆的一端朝向支杆的轴心，另一端远离支杆的轴心；所述远离支杆轴心的外端包括高出横杆上表面的定位台阶和凹入定位台阶内侧的卡紧锐角卡槽；所述支杆穿过所述定位孔洞，其球面底部与所述支座相抵接，且所述支杆靠近所述定位台阶的一侧具有切面，在沿所述横杆的延伸方向上，该切面使得所述支架靠近底部的长度小于靠近顶部的长度；其中，

当没有加载所述衬底时，所述M个横杆外端在自身重心的作用下朝下倾斜一个预定角度；

当所述衬底下表面与所述定位卡紧支架上的横杆接触后，所述M个横杆外端在所述定位卡紧支架与所述衬底组成的配合体重心的作用下，以所述球面为支点且通过所述切面导向，向上抬升至水平位置，以使所述衬底卡紧在所述卡紧锐角卡槽中。

2.根据权利要求1所述的半导体成膜设备，其特征在于，所述基座的上表面具有定位凹槽，所述定位凹槽底部为一成角度的斜面，且所述基座的定位孔洞位于定位凹槽内，所述成角度的斜面与所述横杆外端朝下倾斜的预定角度相适配；且当没有加载所述衬底时，所述横杆外端在自身重心的作用下朝下倾斜位于所述定位凹槽内。

3.根据权利要求1所述的半导体成膜设备，其特征在于，所述M个定位卡紧结构与所述基座同轴心地环形均匀分布。

4.根据权利要求1所述的半导体成膜设备，其特征在于，所述卡紧锐角卡槽与水平面之间的夹角为0.1°～10°。

5.根据权利要求4所述的半导体成膜设备，其特征在于，所述卡紧锐角卡槽与水平面之间的夹角为1°。

6.根据权利要求1所述的半导体成膜设备，其特征在于，所述切面的形状可以是抛物线形面、圆锥型面或者直斜面。

7.根据权利要求1所述的半导体成膜设备，其特征在于，所述卡槽的开口夹角为5°～85°。

8.根据权利要求1所述的半导体成膜设备，其特征在于，所述支座为热反射板。

9.一种半导体成膜设备的定位卡紧结构，半导体成膜设备包括反应腔室和承载衬底的基座，所述基座具有支撑轴；其特征在于，所述定位卡紧结构包括：

位于所述基座的上表面的定位凹槽，其底部为一成角度的斜面，且所述定位凹槽内设有贯穿所述基座的定位孔洞；

自定位卡紧支架，所述定位卡紧支架包括相互垂直固定的圆柱形支杆和横杆，以及位于所述基座下方的支座；所述横杆位于所述支杆的顶部，所述横杆的一端朝向支杆的轴心，另一端远离支杆的轴心；所述远离支杆轴心的外端包括高出横杆上表面的定位台阶和凹入定位台阶内侧的卡紧锐角卡槽；所述支杆穿过所述定位孔洞，其球面底部与所述支座相抵接，且所述支杆靠近所述定位台阶的一侧具有切面，在沿所述横杆的延伸方向上，该切面使得所述支架靠近底部的长度小于靠近顶部的长度；其中，

当没有加载所述衬底时，所述横杆外端在自身重心的作用下朝下倾斜一个预定角度；所述成角度的斜面与所述横杆外端朝下倾斜的预定角度相适配；

当所述衬底下表面与所述定位卡紧支架上的横杆接触后，所述横杆外端在所述定位卡紧支架与所述衬底组成的配合体重心的作用下，以所述球面为支点且通过所述切面导向，向上抬升至水平位置；通过与其它与所述基座同轴心地环形分布在所述基座上表面周围的定位卡紧结构，将所述衬底卡紧在所述卡紧锐角卡槽中。

10.一种采用权利要求9所述的衬底自动定位卡紧结构的卡紧方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：利用升降单元将所述基座降至低位，使得所述球面结构与所述支座接触；在重力的作用下，所述自定位卡紧支架向远离所述基座圆心的外端打开；

步骤S2：利用机械手将衬底置于所述定位卡紧支架上方，并向下至所述衬底下表面接触所述定位卡紧支架上的横杆；

步骤S3：所述衬底脱离机械手，其自身重力作用于所述横杆，并带动所述定位卡紧支架向所述切面的相反方向运动，使得所述定位台阶与所述衬底的外圆接触；

步骤S4：利用升降单元带动基座上升至所述球面结构脱离所述支座；

步骤S5：所述定位卡紧支架在重力作用下自动卡紧所述衬底。