CN103021922A - 一种盖板、装载装置及等离子体加工设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种盖板、装载装置及等离子体加工设备,所述盖板包括盖板本体,在所述盖板本体上设有贯穿其厚度方向的通孔,所述通孔的孔径由上至下逐渐缩小,所述盖板本体位于所述通孔周边的部分在厚度方向呈阶梯状,且越靠近所述通孔的底部其厚度越薄。该盖板可以减少对等离子体中的活性粒子的影响,从而使等离子体中的活性粒子在被加工工件边缘区域的分布状况与中心区域的分布状况基本一致,进而提高被加工工件的加工均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及微电子技术领域,具体涉及一种盖板、装载装置及应用该装载装置的等离子体加工设备。
背景技术
图形化蓝宝石衬底(Patterned Sapp Substrates,以下简称PSS)是目前制作LED芯片普遍应用的一种衬底材料,其是在蓝宝石衬底上通过刻蚀工艺制作出所需的微结构图形。
等离子体加工设备是刻蚀蓝宝石衬底的常用设备,其包括反应腔室及装载装置,其中,在反应腔室内靠近上方的位置处设置有上电极,在反应腔室内靠近下方的位置处设置有下电极,并且下电极与射频电源连接,用以使输入的反应气体被激发而形成等离子体;装载装置用于承载蓝宝石衬底,并将蓝宝石衬底运送至反应腔室内的下电极上。在反应过程中,形成的等离子体中的活性粒子会向蓝宝石衬底的上表面运动,从而在蓝宝石衬底的上表面刻蚀出所需的图形。
众所周知,装载装置的结构对蓝宝石衬底的刻蚀效果具有很大的影响。图1a为现有的装载装置的剖面图。图1b为现有的装载装置的局部放大图。请一并参阅图1a和图1b,装载装置包括托盘1、盖板2以及紧固螺钉3。其中,托盘1上设置有多个安放槽,用以放置、并限定蓝宝石衬底4的位置,在安放槽的底部靠近边缘的位置设置有密封圈12,用以使托盘1与蓝宝石衬底4之间形成一个密封空间13。
在每个安放槽的底部设置有向密封空间13内传输冷却气体的气孔11,通过冷却气体可以对蓝宝石衬底4的温度进行调节。在盖板2上设有与托盘1上的安放槽的数量及位置相对应的通孔21。当盖板2与托盘1相互配合时,位于通孔21周边的盖板2与蓝宝石衬底4的边缘相互叠置,从而将蓝宝石衬底4固定在安放槽位置。但是,在利用上述装载装置固定蓝宝石衬底4时,位于通孔21周边的盖板2容易影响等离子体中的活性粒子到达蓝宝石衬底4的边缘区域,从而导致蓝宝石衬底4边缘区域的刻蚀速率降低,进而导致整个蓝宝石衬底4的表面刻蚀不均匀。
为此,人们在通孔21周边的盖板2上设置了倒角α,以减少通孔21周边的盖板2对等离子体中活性粒子的影响。然而,由于相邻两个通孔21之间的距离较近,限制了倒角α的角度,因此位于通孔21周边的盖板2的厚度的减少量有限;而且,较大的倒角必然会降低盖板2的强度,导致盖板2与蓝宝石衬底4叠置的部分容易发生碎裂。
发明内容
为解决上述现有技术的不足,本发明提供一种盖板、装载装置及应用该装载装置的等离子体加工设备,其可以减少盖板对等离子体中活性粒子的影响,从而可以提高被加工工件的加工均匀性。
为实现本发明的目的而提供一种盖板,包括盖板本体,在所述盖板本体上设有贯穿其厚度方向的通孔,其中,所述通孔的孔径由上至下逐渐缩小,所述盖板本体位于所述通孔周边的部分在厚度方向呈阶梯状,且越靠近所述通孔的底部其厚度越薄。
其中,所述盖板本体为一整体结构。
其中,所述盖板本体位于所述通孔周边的部分包括n个台阶,其中n大于或等于2。
其中,距离所述通孔底部最近的第一台阶在所述通孔径向方向的长度为5~10mm。
其中,所述盖板本体采用石英材料制作,距离所述通孔底部最近的第一台阶的厚度为2~3mm。
优选地,距离所述通孔底部最近的第一台阶的侧面设有5~10°的倒角。
优选地,其它台阶的侧面设有倒角。
优选地,所述盖板本体包括n个子盖板本体,其中n大于或等于2,所述n个子盖板本体叠置在一起,所述n个子盖板本体上的通孔的孔径由下至上逐渐增大。
其中,通孔孔径最小的第一子盖板本体上的通孔孔径比相邻的子盖板本体上的通孔孔径小10~20mm。
其中,所述n个子盖板本体采用石英材料制成,且通孔孔径最小的第一子盖板本体的厚度为2~3mm。
优选地,通孔孔径最小的第一子盖板本体采用硬质材料制成,其厚度为1~2mm;其它子盖板本体采用石英材料制成,其厚度为3~5mm。
优选地,在通孔孔径最小的第一子盖板本体上的通孔周边设有5~10°的倒角。
优选地,其它子盖板本体上的通孔周边设有倒角。
优选地,直接暴露在工艺气体中的第一子盖板本体部分的表面涂覆具有抗刻蚀性能的材料。
为实现本发明的目的还提供一种装载装置,包括盖板以及托盘,所述盖板与所述托盘相互配合来固定被加工工件,其中,所述盖板采用了本发明提供的上述盖板。
其中,所述盖板与所述托盘以可拆卸的方式连接。
为实现本发明的目的还提供一种等离子体加工设备,包括反应腔室以及用于向反应腔室内传输被加工工件的装载装置,其中,所述装载装置采用了本发明提供的上述装载装置。
本发明具有以下有益效果:
本发明提供的盖板,其通孔的孔径由上至下逐渐缩小,并且,盖板本体位于通孔周边的部分在厚度方向呈阶梯状,且越靠近所述通孔的底部其厚度越薄,这种结构的盖板可以减少对等离子体中的活性粒子的影响,从而使等离子体中的活性粒子在被加工工件边缘区域的分布状况与中心区域的分布状况基本一致,进而提高被加工工件的加工均匀性。
作为本发明的另一个优选实施例,盖板包括一整体结构的盖板本体,该盖板本体包括n个叠置在一起的子盖板本体,并且所述n个子盖板本体上的通孔孔径由下至上逐渐增大。这种结构有利于盖板的加工,而且如果盖板被损坏,可以仅更换损坏的子盖板本体,从而可以减少盖板的维护费用。
本发明还提供了一种装载装置,其通过采用上述盖板,可以减少对等离子体中的活性粒子的影响,从而使等离子体中的活性粒子在被加工工件边缘区域的分布状况与中心区域的分布状况基本一致,进而提高被加工工件的加工均匀性。
类似的,本发明提供的等离子体加工设备由于采用了本发明提供的装载装置,使得等离子体中的活性粒子在被加工工件边缘区域的分布状况与中心区域的分布状况基本一致,从而提高被加工工件的加工均匀性,进而提高了等离子体加工设备的加工性能。
附图说明
图1a为现有的装载装置的剖面图;
图1b为现有的装载装置的局部放大剖面图;
图2a为本发明提供的盖板的第一实施例的局部剖面图;
图2b为本发明提供的盖板的第一实施例的局部俯视图;
图3为本发明提供的盖板的第二实施例的局部剖面图;以及
图4为本发明提供的装载装置的局部剖面图。
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盖板、装载装置及等离子体加工设备进行详细阐明。
实施例一
图2a为本发明提供的盖板的第一实施例的局部剖面图。图2b为本发明提供的盖板的第一实施例的局部俯视图。请一并参阅图2a和图2b,本实施例提供的盖板包括盖板本体20,盖板本体20上设置有多个贯穿其厚度方向的通孔21。其中,盖板本体20位于通孔21周边的部分在厚度方向呈阶梯状,即通孔21的孔径由上至下逐渐缩小,而且越靠近通孔21的底部其厚度越薄,这种结构可以减小位于通孔21周边的盖板本体20对等离子体中的活性粒子的影响,使等离子体中的活性粒子在被加工工件边缘区域的分布密度与中心区域的分布密度基本一致,从而可以提高被加工工件的加工均匀性,进而可以改善被加工工件的工艺效果。
本实施例中,盖板本体20是厚度为H的整体结构,其采用石英材料制作而成。盖板本体20位于通孔21周边的部分包括第一台阶23和第二台阶22,其中,第一台阶23为距离通孔21底部最近的台阶,其在通孔21径向方向的长度L1为5~10mm,且第一台阶23的厚度H1为2~3mm。优选地,第一台阶23的侧面上设置倒角α,倒角α的角度一般为5~10°。倒角α不仅可以进一步减少盖板本体20对等离子体中活性粒子的影响,从而可以进一步减少等离子体中活性粒子在被加工工件边缘区域与中心区域的差别,进而可以进一步提高被加工工件的加工均匀性;而且由于第二台阶22具有较高的强度,当第一台阶23在通孔21径向方向的长度L1为5~10mm时,即使倒角α较小,也可以通过第二台阶22来弥补因倒角α所带来的不利影响,从而确保盖板本体20的强度,使得盖板在使用过程中不易被损坏,从而提高盖板的使用寿命。
第二台阶22可以是直角,也可以设置倒角β。倒角β同样可以进一步减少盖板本体20对等离子体中活性粒子的影响,从而可以进一步减少等离子体中活性粒子在被加工工件边缘区域与中心区域的差别,进而进一步提高被加工工件的加工均匀性。
需要说明的是,本实施例的盖板本体20位于通孔21周边的部分的台阶数量为2个,但本发明并不局限于此。盖板本体20位于通孔21周边的部分的台阶数量也可以为2个以上,这也应视为本发明的保护范围。
实施例二
图3为本发明提供的盖板的第二实施例的局部剖面图。请参阅图3,本实施例提供的盖板包括盖板本体20,盖板本体20包括两个叠置在一起的子盖板本体,两个子盖板本体上的通孔的孔径由下至上逐渐增大,而且两个子盖板本体上的通孔的轴线重合,从而使盖板本体20越靠近通孔的底部其厚度越薄,这可以减小位于通孔周边的盖板本体20对等离子体中的活性粒子的影响,使等离子体中的活性粒子在被加工工件边缘区域的分布密度与中心区域的分布密度基本一致,从而可以提高被加工工件的加工均匀性,进而可以改善被加工工件的工艺效果。另外,这种结构有利于盖板的加工,而且如果盖板被损坏,可以仅更换损坏的子盖板本体,从而减少盖板的维护费用。
本实施例中,两个子盖板本体中的通孔孔径较小的子盖板本体为第一子盖板本体201,通孔孔径较大的子盖板本体为第二子盖板本体202。第一子盖板本体201的通孔孔径比第二子盖板本体202的通孔孔径小10~20mm。两个子盖板本体均采用石英材料制成,且第一子盖板本体201的厚度H1一般取2~3mm。优选地,第一子盖板本体201也可以采用强度较高的金属等硬质材料制成,对应地,第一子盖板本体201的厚度H1为1~2mm。采用硬质材料制作第一子盖板本体201不仅可以提高第一子盖板本体201在通孔周边部分的强度,使其不易碎裂;而且可以进一步减少盖板本体20对等离子体中的活性粒子的影响。第二子盖板本体202采用抗刻蚀性能较好的石英材料制成,以防止第一子盖板本体201被等离子体刻蚀,第二子盖板本体202的厚度H2为3~5mm。另外,第一子盖板本体201的直接暴露在工艺气体中的部分,即位于通孔周缘的部分容易被等离子体刻蚀,为此,本实施例将直接暴露在等离子体中的第一子盖板本体201部分的表面涂覆一层具有抗刻蚀性能的材料,以提高第一子盖板本体201的使用寿命。
优选地,在第一子盖板本体201上的通孔的周缘设有倒角α,其可以进一步减少第一子盖板本体201对等离子体中活性粒子的影响,从而减少等离子体中活性粒子在被加工工件边缘区域与中心区域的差别,进而提高被加工工件的加工均匀性。同理的,在第二子盖板本体202上的通孔的周缘设置倒角β,其同样可以进一步减少等离子体中活性粒子在被加工工件边缘区域与中心区域的差别,进而提高被加工工件的加工均匀性。
需要说明的是,本实施例中盖板本体20包括两个叠置在一起的子盖板本体,但本发明并不局限于此。盖板本体20也可以包括两个以上的子盖板本体,所述两个以上的子盖板本体叠置在一起,且其上的通孔的孔径由下至上逐渐增大。并且,通孔孔径最小的子盖板本体上的通孔孔径比相邻的子盖板本体上的通孔孔径小10~20mm。所述两个以上的子盖板本体的其它特征与上述实施例中第一子盖板本体201和第二子盖板本体202的特征相同,这里不再赘述。
综上所述,本发明提供的盖板,在盖板本体位于通孔周边的部分在厚度方向呈阶梯状,且越靠近所述通孔的底部其厚度越薄,这种结构的盖板可以减少对等离子体中的活性粒子的影响,从而使等离子体中的活性粒子在被加工工件边缘区域的分布状况与中心区域的分布状况基本一致,进而提高被加工工件的加工均匀性。
图4为本发明提供的装载装置的局部剖面图。请参阅图4,本实施例提供的装载装置包括托盘41以及盖板42。在托盘41上设有多个安放槽45,安放槽45的设置位置与盖板42上通孔的位置相对应。盖板42采用上述实施例提供的盖板。
上述装载装置在使用时,首先将被加工工件44放置在安放槽45内,并在安放槽45的底部与被加工工件44之间设置密封圈46;然后将盖板42放置在托盘41顶部,并使盖板42位于通孔周边的部分压紧被加工工件44;最后用紧固螺钉47将盖板42与托盘41固定在一起,从而将被加工工件44固定在托盘41和盖板42之间。
在每个安放槽45的底部设置有向安放槽45内传输冷却气体的气孔43,借助冷却气体对被加工工件44的温度进行调节。
本实施例提供的装载装置,其通过采用上述盖板,可以减少对等离子体中的活性粒子的影响,从而使等离子体中的活性粒子在被加工工件边缘区域的分布状况与中心区域的分布状况基本一致,进而提高被加工工件的加工均匀性。
本实施例还提供了一种等离子体加工设备,包括反应腔室以及用以向反应腔室内传输被加工工件的装载装置,其中,该装载装置采用上述实施例提供的装载装置。
本实施例提供的等离子体加工设备,由于采用了上述实施例提供的装载装置,使得等离子体中的活性粒子在被加工工件边缘区域的分布状况与中心区域的分布状况基本一致,从而提高被加工工件的加工均匀性,进而提高了等离子体加工设备的加工性能。
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 (17)
1.一种盖板,包括盖板本体,在所述盖板本体上设有贯穿其厚度方向的通孔,其特征在于,所述通孔的孔径由上至下逐渐缩小,所述盖板本体位于所述通孔周边的部分在厚度方向呈阶梯状,且越靠近所述通孔的底部其厚度越薄。
2.根据权利要求1所述的盖板,其特征在于,所述盖板本体为一整体结构。
3.根据权利要求2所述的盖板,其特征在于,所述盖板本体位于所述通孔周边的部分包括n个台阶,其中n大于或等于2。
4.根据权利要求3所述的盖板,其特征在于,距离所述通孔底部最近的第一台阶在所述通孔径向方向的长度为5~10mm。
5.根据权利要求3所述的盖板,其特征在于,所述盖板本体采用石英材料制作,距离所述通孔底部最近的第一台阶的厚度为2~3mm。
6.根据权利要求3所述的盖板,其特征在于,距离所述通孔底部最近的第一台阶的侧面设有5~10°的倒角。
7.根据权利要求6所述的盖板,其特征在于,其它台阶的侧面设有倒角。
8.根据权利要求1所述的盖板,其特征在于,所述盖板本体包括n个子盖板本体,其中n大于或等于2,所述n个子盖板本体叠置在一起,所述n个子盖板本体上的通孔的孔径由下至上逐渐增大。
9.根据权利要求8所述的盖板,其特征在于,通孔孔径最小的第一子盖板本体上的通孔孔径比相邻的子盖板本体上的通孔孔径小10~20mm。
10.根据权利要求9所述的盖板,其特征在于,所述n个子盖板本体采用石英材料制成,且通孔孔径最小的第一子盖板本体的厚度为2~3mm。
11.根据权利要求9所述的盖板,其特征在于,通孔孔径最小的第一子盖板本体采用硬质材料制成,其厚度为1~2mm;其它子盖板本体采用石英材料制成,其厚度为3~5mm。
12.根据权利要求9所述的盖板,其特征在于,在通孔孔径最小的第一子盖板本体上的通孔周边设有5~10°的倒角。
13.根据权利要求12所述的盖板,其特征在于,其它子盖板本体上的通孔周边设有倒角。
14.根据权利要求11所述的盖板,其特征在于,直接暴露在工艺气体中的第一子盖板本体部分的表面涂覆具有抗刻蚀性能的材料。
15.一种装载装置,包括盖板以及托盘,所述盖板与所述托盘相互配合来固定被加工工件,其特征在于,所述盖板采用权利要求1-14任意一项所述的盖板。
16.根据权利要求15所述的装载装置,其特征在于,所述盖板与所述托盘以可拆卸的方式连接。
17.一种等离子体加工设备,包括反应腔室以及用于向反应腔室内传输被加工工件的装载装置,其特征在于,所述装载装置采用权利要求15-16任意一项所述的装载装置。
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