CN111029236A - 支撑装置及反应腔室 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种支撑装置及反应腔室，包括支撑部件、设置于支撑部件上的卡紧部件、以及限位结构，卡紧部件能够相对于支撑部件转动，限位结构用于限定卡紧部件在第一角度与第二角度之间转动，其中，卡紧部件包括卡槽，卡槽用于承载并卡紧衬底；当卡紧部件转动至第一角度时，卡槽的开口相对水平面倾斜向上设置，以承载衬底；在衬底移入卡槽的过程中，依靠衬底的重力作用卡紧部件能自第一角度转动至第二角度，以将衬底卡紧。本发明提供的支撑装置及反应腔室能够避免衬底在工艺过程中产生滑移，并且避免衬底发生变形甚至损坏。
Description
技术领域
本发明涉及半导体工艺设备技术领域，具体地，涉及一种支撑装置及反应腔室。
背景技术
近年来，半导体设备发展迅速，涉及半导体、集成电路、微电子等，而这些器件主要是由在衬底(即晶圆)上形成的数层材质厚度不同的薄膜组成，因此，作为半导体设备核心的成膜设备，是决定半导体器件薄膜生长的质量和成品率的重要因素。
通常，半导体成膜设备在反应腔室内包括用于放置衬底的基座，机械手将衬底与反应气体喷淋头同心放置于基座上表面后，基座上升至工艺位置后就可以进行成膜工艺。然而，现有技术的成膜方法往往会导致薄膜不均匀，其原因在于：
第一，当衬底被放置于基座上后，反应腔室内的压力会降压到工艺压强，由于衬底没有固定，该抽气过程会导致衬底的漂移，从而使得衬底与反应气体喷淋头不同心；
第二，当基座升降时，由于衬底没有固定，基座的升降过程会造成衬底漂移，也会使得成膜过程中衬底与反应气体喷淋头不同心；
第三，在成膜工艺中基座旋转时，由于衬底没有固定，基座的旋转也会造成衬底移动，使得衬底与反应气体喷淋头不同心，甚至将衬底甩出基座，造成衬底破碎；
第四，在连续多腔室成膜工艺，以形成的数层材质厚度不同的薄膜的过程中，由于衬底位置超差会造成工艺的中断。
综上所述，在现有技术中，由于衬底没有被固定，使得衬底在基座上的位置发生偏移，导致衬底与反应气体喷淋头不同心，从而会降低成膜的均匀性，增加产品的不合格率。因此，如何避免衬底在成膜工艺过程中产生滑移，已成为本领域技术人员需要解决的技术。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种支撑装置及反应腔室，其能够避免衬底在工艺过程中产生滑移，并且避免衬底发生变形甚至损坏。
为实现本发明的目的而提供一种支撑装置，包括支撑部件、设置于所述支撑部件上的卡紧部件、以及限位结构，所述卡紧部件能够相对于所述支撑部件转动，所述限位结构用于限定所述卡紧部件在第一角度与第二角度之间转动，其中，
所述卡紧部件包括卡槽，所述卡槽用于承载并卡紧衬底；
当所述卡紧部件转动至所述第一角度时，所述卡槽的开口相对水平面倾斜向上设置，以承载所述衬底；在所述衬底移入所述卡槽的过程中，依靠所述衬底的重力作用所述卡紧部件能自所述第一角度转动至所述第二角度，以将所述衬底卡紧。
优选的，所述卡紧部件包括卡紧本体和沿所述卡紧本体向外伸出的两个相对的悬臂，两个所述悬臂之间设有可旋转的滑轮，所述滑轮用于承载所述衬底；
所述卡紧本体具有卡紧斜面，所述卡紧斜面与所述悬臂的顶面所形成的角度为锐角，且所述卡紧斜面与所述悬臂的顶面形成所述卡槽。
优选的，所述限位结构包括第一凸块，所述第一凸块设置在所述支撑部件上，当所述卡紧部件转动至所述第二角度时，所述卡紧部件与所述第一凸块相抵；或者，
所述第一凸块设置在所述卡紧部件上，当所述卡紧部件转动至所述第二角度时，所述第一凸块与所述支撑部件相抵。
优选的，所述限位结构包括第二凸块，所述第二凸块设置在所述支撑部件上，当所述卡紧部件转动至所述第一角度时，所述卡紧部件与所述第二凸块相抵；或者，
所述第二凸块设置在所述卡紧部件上，当所述卡紧部件转动至所述第一角度时，所述第二凸块与所述支撑部件相抵。
优选的，所述卡紧部件的重心相对于所述卡紧部件转动的轴心偏心设置，以使在所述衬底未移入所述卡槽中时，所述卡紧部件转动至所述第一角度。
优选的，所述卡紧斜面与所述悬臂的顶面所形成锐角的取值范围为5°-85°。
优选的，所述支撑部件包括支撑柱和自所述支撑柱的顶面沿轴向向外伸出的两个相对的固定板，两个所述固定板的相对位置处均开设有第一通孔；
所述卡紧本体上设有第二通孔，第一销轴穿过所述第一通孔和所述第二通孔以将所述卡紧部件可转动的连接在两个所述固定板之间。
本发明还提供一种反应腔室，包括升降基座和上述的所述支撑装置，其中，当所述升降基座上升至工艺位置时，能够承载起位于所述支撑装置上的衬底。
优选的，支撑部件与腔室本体的底壁固定连接；
所述升降基座中沿其周向间隔设置有多个通孔，多个所述支撑部件一一对应地穿过各个所述通孔。
优选的，所述升降基座的上表面靠近所述支撑装置的位置设置有凹槽，用于当所述升降基座上升至所述工艺位置时，容纳所述支撑装置的两个悬臂。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的支撑装置，借助设置在支撑部件上能够相对于支撑部件转动的卡紧部件，以及设置在卡紧部件上用于承载衬底的卡槽，当卡紧部件转动至第一角度时，卡槽的开口相对水平面倾斜向上设置，以使衬底能够移入卡槽中，在衬底移入卡槽的过程中，在衬底的重力作用下，卡紧部件自第一角度转动至第二角度，在卡紧部件转动的过程中，卡槽逐渐将衬底卡紧，当卡紧部件转动至第二角度时，卡槽的开口朝向水平方向，以将衬底卡紧，从而避免衬底在工艺过程中产生滑移，并借助设置在支撑部件上用于限定卡紧部件在第一角度与第二角度之间转动的限位结构，使卡紧部件处于第二角度卡紧衬底时，支撑卡紧部件，限制其继续转动，避免卡紧部件对衬底产生向下的压力，从而避免衬底发生变形甚至损坏。
本发明提供的反应腔室，借助上述支撑装置，能够避免衬底在工艺过程中产生滑移，并且避免衬底发生变形甚至损坏。
附图说明
图1为本发明中反应腔室中基座与支撑装置的结构示意图；
图2为本发明中卡紧部件转动至第一角度时的结构示意图；
图3为本发明中卡紧部件转动至第二角度时的结构示意图；
图4为本发明中卡紧部件的结构示意图；
图5为本发明中卡紧部件卡紧衬底时的结构示意图；
图6为本发明中基座上升至工艺位置时的结构示意图；
附图标记说明：
1-反应腔室；11-基座；12-衬底；13-凹槽；2-支撑部件；21-支撑柱；22-固定板；23-第一销轴；3-卡紧部件；31-卡紧本体；32-卡紧斜面；33-悬臂；34-第二通孔；4-滑轮；51-第一凸块；52-第二凸块。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的支撑装置及反应腔室进行详细描述。
如图1-6所示，本实施例提供的反应腔室1，包括升降基座11和支撑装置，其中，基座11设置在反应腔室1的底部，并能够相对于反应腔室1上下运动，当衬底12未被移入反应腔室1时，升降基座11位于反应腔室1底部的初始位置，当衬底12被移入反应腔室1后，首先放置在支撑装置上，并被支撑装置卡紧，随后，升降基座11上升，当升降基座11上升至工艺位置并承载衬底12后，可以对衬底12进行加工工艺，在加工工艺完成之后，基座11下降，衬底12由支撑装置承载，随后衬底12被取出反应腔室1，完成工艺或者进行其它工艺。
需要说明的是，本实施例中的支撑装置，可以适用于需要在基座11上固定衬底12的任何一种半导体设备的反应腔室1。具体地，按基座11的功能分，可以适用于具有升降基座11或具有旋转功能基座11的半导体成膜设备的反应腔室1中，当然，也同样适用于具有固定基座11的半导体成膜设备的反应腔室1中；按基座11能承载衬底12的数量分，可以适用于多片旋转式基座11、单片旋转式基座11和单片不旋转式基座11。为叙述方便起见，下面的实施例仅以单片不旋转式基座11为例，进行详细说明。
本实施例提供一种支撑装置，包括支撑部件2、设置于支撑部件2上的卡紧部件3、以及限位结构，卡紧部件3能够相对于支撑部件2转动，限位结构用于限定卡紧部件3在第一角度与第二角度之间转动，其中，卡紧部件3包括卡槽，卡槽用于承载并卡紧衬底12；当卡紧部件3转动至第一角度时，卡槽的开口相对水平面倾斜向上设置，以承载衬底12；在衬底12移入卡槽的过程中，依靠衬底12的重力作用卡紧部件3能自第一角度转动至第二角度，以将衬底12卡紧。
本实施例提供的支撑装置，借助设置在支撑部件2上能够相对于支撑部件2转动的卡紧部件3，以及设置在卡紧部件3上用于承载衬底12的卡槽，当卡紧部件3转动至第一角度时，卡槽的开口相对水平面倾斜向上设置，以使衬底12能够移入卡槽中，在衬底12移入卡槽的过程中，在衬底12的重力作用下，卡紧部件3自第一角度转动至第二角度，在卡紧部件3转动的过程中，卡槽逐渐将衬底12卡紧，当卡紧部件3转动至第二角度时，卡槽的开口朝向水平方向，以将衬底12卡紧，从而避免衬底12在工艺过程中产生滑移，并借助设置在支撑部件2上用于限定卡紧部件3在第一角度与第二角度之间转动的限位结构，使卡紧部件3处于第二角度卡紧衬底12时，支撑卡紧部件3，限制其继续转动，避免卡紧部件3对衬底12产生向下的压力，从而避免衬底12发生变形甚至损坏。
在本实施例中，卡紧部件3包括卡紧本体31和沿卡紧本体31向外伸出的两个相对的悬臂33，两个悬臂33之间设有可旋转的滑轮4，滑轮4用于承载衬底12；卡紧本体31具有卡紧斜面32，卡紧斜面32与悬臂33的顶面所形成的角度为锐角，且卡紧斜面32与悬臂33的顶面形成卡槽。
具体的，两个悬臂33的相对位置处均开设有第三通孔；滑轮4上设有第四通孔，第二销轴穿过第三通孔和第四通孔以将滑轮4可转动的连接在两个悬臂33之间。通过第二销轴使滑轮4与两个悬臂33连接，以使滑轮4能够在两个悬臂33之间以第二销轴为轴转动。当衬底12移入卡槽后，放置在滑轮4上，由滑轮4承载衬底12，由于在衬底12移入卡槽的过程中，卡紧部件3自第一角度转动至第二角度，衬底12会与卡槽产生摩擦，产生颗粒污染反应腔室1，借助滑轮4，使衬底12与滑轮4发生滑动摩擦，降低摩擦力，从而减少颗粒的产生，减少反应腔室1中的污染物，降低因卡槽与衬底12的摩擦对于衬底12的加工工艺效果的影响。
可选的，卡槽斜面与悬臂33的顶面所形成锐角的取值范围为5°-85°，即卡槽的开口中的夹角区取值范围为5°-85°，便于当卡紧部件3转动至第二角度时，卡槽卡紧衬底12，其中，卡槽的开口的角度为10°较佳。
在本实施例中，限位结构包括第一凸块51，第一凸块51设置在支撑部件2上，当卡紧部件3转动至第二角度时，卡紧部件3与第一凸块51相抵，具体的，第一凸块51竖直向上设置在支撑部件2上，当卡紧部件3转动至第二角度时，第一凸块51的上表面与卡紧部件3的下表面相抵，以阻挡卡紧部件3继续转动，从而避免卡紧部件3对衬底12产生向下的压力，从而避免衬底12发生变形甚至损坏。另外，第一凸块51还可以设置在卡紧部件3上，当卡紧部件3转动至第二角度时，第一凸块51与支撑部件2相抵。
另外，还可以在支撑部件2和卡紧部件3上都设置第一凸块51，例如，在支撑部件2上设置竖直向上的第一凸块51，在卡紧部件3上设置竖直向下的第一凸块51，当卡紧部件3转动至第二角度时，两个第一凸块51相抵，以阻挡卡紧部件3继续转动。需要注意的是，设置在卡紧部件3上的第一凸块51应该位于设置在支撑部件2上的第一凸块51靠近支撑部件2所在圆周的中心，以避免在卡紧部件3自第二角度转动至第一角度时，设置在卡紧部件3上的第一凸块51被设置在支撑柱21上的第一凸块51阻挡。
在本实施例中，限位结构包括第二凸块52，第二凸块52设置在支撑部件2上，当卡紧部件3转动至第一角度时，卡紧部件3与第二凸块52相抵，以防止卡紧部件3上的卡槽的开口向上倾斜过大的角度，或者背离支撑部件2所在圆周的中心，使衬底12无法移入卡槽中。
另外，第二凸块52设置在卡紧部件3上，当卡紧部件3转动至第一角度时，第二凸块52与支撑部件2相抵。
可选的，第二凸块52的设置可以使第一角度至第二角度之间的角度的取值范围为0.1°-10°，即卡紧部件3自第一角度转动至第二角度的过程中，卡紧部件3所转动的角度的范围为0.1°-10°，一方面便于衬底12移入卡槽的开口中，另一方面避免卡槽的开口向上倾斜过大，使衬底12无法被移入卡槽中，其中，第一角度至第二角度之间的角度为1°较佳。
在本实施例中，卡紧部件3的重心相对于卡紧部件3转动的轴心偏心设置，以使在衬底12未移入卡槽中时，卡紧部件3转动至第一角度。例如，卡紧部件3的重心可以设置在卡紧部件3远离支撑部件2所在圆周的中心的一端与第二旋转轴之间，但是，卡紧部件3重心的位置并不以此为限，只要能够使卡紧部件3在衬底12未被放置在卡槽中时，能够在其自身的重力作用下转动第一角度即可。
在本实施例中，支撑部件2包括支撑柱21和自支撑柱21的顶面沿轴向向外伸出的两个相对的固定板22，两个固定板22的相对位置处均开设有第一通孔；卡紧本体31上设有第二通孔34，第一销轴23穿过第一通孔和第二通孔34以将卡紧部件3可转动的连接在两个固定板22之间。
具体的，卡紧部件3设置在两个固定板22之间，并通过第一销轴23使卡紧本体31与两个固定板22连接，以使卡紧部件3能够在两个固定板22之间以第一销轴23为轴转动。
可选的，当卡紧部件3转动至第二角度时，卡紧部件3的上表面与两个固定板22的上表面平齐，卡紧部件3远离支撑部件所在圆周的中心的一侧面位于两个固定板22之间，使在对衬底12进行加工工艺时，避免卡紧部件3以及两个固定板22干扰工艺气体在反应腔室1中的流向。
作为另一个技术方案，本实施例还提供一种反应腔室1，包括升降基座11和上述的支撑装置，其中，升降基座11上升至工艺位置时，能够承载起位于支撑装置上的衬底12。
本实施例提供的反应腔室1，借助上述支撑装置，能够避免衬底12在工艺过程中产生滑移，并且避免衬底12发生变形甚至损坏。
在本实施例中，支撑部件2与腔室本体的底壁固定连接；使支撑装置在工艺过程中不会发生位移，避免衬底12因支撑柱21的位移而在工艺过程中发生滑移。
在本实施例中，升降基座11中沿其周向间隔设置有多个通孔，多个支撑部件2一一对应地穿过各个通孔，即支撑部件2环绕升降基座11的周向间隔分布在同一圆周上，并且，支撑部件2所在圆周的半径小于升降基座11的半径，使升降基座11在承载衬底12进行加工工艺时，衬底12的下表面能够完全与升降基座11贴合，由于在对衬底12进行加工工艺时，需要升降基座11对衬底12进行加热，这样的设计可以使升降基座11对衬底12的加热更加均匀，另外，当升降基座11承载衬底12时，卡紧部件3的卡槽的开口会朝向基座11的中心，倾斜向上设置，此时，卡紧部件3还能够与通孔的内侧壁相抵，以限制卡紧部件3的倾斜角度过大。
当然，支撑部件2也可以环绕设置在升降基座11的外周壁的外侧。
在本实施例中，升降基座11的上表面靠近支撑装置的位置设置有凹槽13，用于当升降基座11上升至工艺位置时，容纳支撑装置的两个悬臂33，由于两个悬臂33沿卡紧本体31向外朝向升降基座11的中心突出，借助该凹槽13，可以避免两个悬臂33阻挡升降基座11的上升。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种支撑装置，其特征在于，包括支撑部件、设置于所述支撑部件上的卡紧部件、以及限位结构，所述卡紧部件能够相对于所述支撑部件转动，所述限位结构用于限定所述卡紧部件在第一角度与第二角度之间转动，其中，
所述卡紧部件包括卡槽，所述卡槽用于承载并卡紧衬底；
当所述卡紧部件转动至所述第一角度时，所述卡槽的开口相对水平面倾斜向上设置，以承载所述衬底；在所述衬底移入所述卡槽的过程中，依靠所述衬底的重力作用所述卡紧部件能自所述第一角度转动至所述第二角度，以将所述衬底卡紧。
2.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述卡紧部件包括卡紧本体和沿所述卡紧本体向外伸出的两个相对的悬臂，两个所述悬臂之间设有可旋转的滑轮，所述滑轮用于承载所述衬底；
所述卡紧本体具有卡紧斜面，所述卡紧斜面与所述悬臂的顶面所形成的角度为锐角，且所述卡紧斜面与所述悬臂的顶面形成所述卡槽。
3.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述限位结构包括第一凸块，所述第一凸块设置在所述支撑部件上，当所述卡紧部件转动至所述第二角度时，所述卡紧部件与所述第一凸块相抵；或者，
所述第一凸块设置在所述卡紧部件上，当所述卡紧部件转动至所述第二角度时，所述第一凸块与所述支撑部件相抵。
4.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述限位结构包括第二凸块，所述第二凸块设置在所述支撑部件上，当所述卡紧部件转动至所述第一角度时，所述卡紧部件与所述第二凸块相抵；或者，
所述第二凸块设置在所述卡紧部件上，当所述卡紧部件转动至所述第一角度时，所述第二凸块与所述支撑部件相抵。
5.根据权利要求2所述的支撑装置，其特征在于，所述卡紧部件的重心相对于所述卡紧部件转动的轴心偏心设置，以使在所述衬底未移入所述卡槽中时，所述卡紧部件转动至所述第一角度。
6.根据权利要求5所述的支撑装置，其特征在于，所述卡紧斜面与所述悬臂的顶面所形成锐角的取值范围为5°-85°。
7.根据权利要求2所述的支撑装置，其特征在于，所述支撑部件包括支撑柱和自所述支撑柱的顶面沿轴向向外伸出的两个相对的固定板，两个所述固定板的相对位置处均开设有第一通孔；
所述卡紧本体上设有第二通孔，第一销轴穿过所述第一通孔和所述第二通孔以将所述卡紧部件可转动的连接在两个所述固定板之间。
8.一种反应腔室，其特征在于，包括升降基座和多个如权利要求1-7任意一项所述的支撑装置，其中，当所述升降基座上升至工艺位置时，能够承载起位于所述支撑装置上的衬底。
9.根据权利要求8所述的反应腔室，其特征在于，每个支撑部件均与腔室本体的底壁固定连接；
所述升降基座中沿其周向间隔设置有多个通孔，多个所述支撑部件一一对应地穿过各个所述通孔。
10.根据权利要求9所述的反应腔室，其特征在于，所述升降基座的上表面靠近所述支撑装置的位置设置有凹槽，用于当所述升降基座上升至所述工艺位置时，容纳所述支撑装置的两个悬臂。
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