CN106783722B - 承载装置及半导体加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的承载装置及半导体加工设备，包括托盘和盖板，二者均采用铝制作；托盘包括用于支撑晶片的承载面，且在该承载面的边缘区域设置有密封圈，用于在承载面与晶片的下表面之间形成密封空间；在盖板上，且与承载面相对应的位置处设置有通孔，并且在通孔内设置有多个压爪，且沿承载面的周向间隔、均匀分布；压爪压住晶片上表面的边缘区域；在承载面的边缘区域，且位于密封圈的内侧和/或外侧设置有环形凸台，环形凸台的高度满足因压爪所造成的电场偏转的补偿要求，同时小于密封空间的高度。本发明提供的承载装置，其不仅可以对压爪所造成的电场偏转进行补偿，而且还可以提高密封圈附近的导热速率，从而可以提高刻蚀均匀性，提高工艺质量。

Description

承载装置及半导体加工设备
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体地，涉及一种承载装置及半导体加工设备。
背景技术
图形化蓝宝石衬底(Patterned Sapphire Substrate，简称PSS)作为普遍采用的一种提高GaN基LED器件出光效率的方法，目前已广泛的应用在LED制备领域中。在PSS刻蚀工艺中，为了提高产能，通常利用托盘同时搬运和刻蚀多个蓝宝石基片。
图1为现有的承载装置的剖视图。请参阅图1，承载装置包括托盘1和盖板2，二者通过多个螺钉5将多个晶片3夹持固定。其中，托盘1上用于放置各个晶片3的表面称为承载面；在盖板2上设置有多个通孔，各个通孔与各个承载面一一对应，且在每个通孔内设置有多个压爪(图中未示出)，用以压住晶片3的上表面的边缘区域，从而实现对晶片3的固定。并且，在托盘1的承载面上设置有密封圈4，用以在晶片3下表面与托盘1的承载面之间形成有密封空间。在托盘1的承载面上设置有多个冷却通道6，用以向该密封空间内输送冷却气体(例如氦气)，从而实现对晶片3的温度控制。
在实际应用中，托盘通常采用铝制作，盖板可以采用石英、陶瓷、碳化硅或者铝等的材料制作。盖板材质的不同，刻蚀结果也存在较大差异。其中，铝盖板因具有硬度高、寿命长、易维护、刻蚀选择比高等优势而成为首选盖板材料。但是，由于铝为良导体，托盘和盖板在刻蚀等离子体气氛中会产生自偏压分量，影响局部位置的刻蚀。通过模拟实验得知，在采用铝盖板时，由于铝盖板与晶片的结构差异，导致在晶片边缘靠近各个压爪的位置处的电场方向朝向晶片中心偏转，从而给PSS刻蚀形貌带来了不良影响。
另外，在进行工艺的过程中，由于盖板及压爪处的温度高于晶片上表面的温度(温差达到10℃以上)，而且由于密封圈的存在，其会对密封空间内冷却气体的密度分布均匀性产生影响，导致靠近密封圈处的导热速率减低，从而造成晶片边缘部分的温度较其他部分的温度偏高，从而造成刻蚀均匀性降低，进而影响工艺质量。
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，提出了一种承载装置及半导体加工设备，其不仅可以对压爪所造成的电场偏转进行补偿，而且还可以提高密封圈附近的导热速率，从而可以提高刻蚀均匀性，提高工艺质量。
为实现本发明的目的而提供一种承载装置，包括托盘和盖板，二者均采用铝制作；所述托盘包括用于支撑晶片的承载面，且在所述承载面的边缘区域设置有密封圈，用于在所述承载面与所述晶片的下表面之间形成密封空间；在所述盖板上，且与所述承载面相对应的位置处设置有通孔，并且在所述通孔内设置有多个压爪，且沿所述承载面的周向间隔、均匀分布；所述压爪压住所述晶片上表面的边缘区域；在所述承载面的边缘区域，且位于所述密封圈的内侧和/或外侧设置有环形凸台，所述环形凸台的高度满足因所述压爪所造成的电场偏转的补偿要求，同时小于所述密封空间的高度。
优选的，所述环形凸台采用闭合的环体结构。
优选的，所述环形凸台由多个弧形凸台组成，所述多个弧形凸台沿所述承载面的周向间隔、均匀分布；所述弧形凸台的数量与所述压爪的数量相对应，且二者的位置一一对应，并且所述弧形凸台的弧长大于所述压爪在所述承载面的周向上的宽度。
优选的，所述弧形凸台的弧长的取值范围在4～5mm。
优选的，所述环形凸台的高度的取值范围在30～70um。
优选的，所述环形凸台的径向宽度的取值范围在1～3mm。
优选的，在所述托盘的上表面设置有承载台，所述承载台位于所述通孔内，且所述承载台的上表面用作所述承载面；并且，所述盖板的下表面叠置在所述托盘的上表面。
优选的，所述承载面为一个或者多个，且多个所述承载面间隔分布。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，其包括承载装置，所述承载装置用于承载晶片，所述承载装置采用本发明提供的上述承载装置。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的承载装置，其通过在承载面的边缘区域，且位于密封圈的内侧和/或外侧设置环形凸台，该环形凸台的高度满足因压爪所造成的电场偏转的补偿要求，同时小于密封空间的高度，可以对压爪所造成的电场偏转进行补偿，使得晶片边缘区域的带电粒子基本朝竖直向下的方向运动，从而可以避免因压爪所造成的电场偏转对PSS刻蚀形貌带来的不良影响。而且，借助上述环形凸台，可以减小承载面与晶片下表面在密封圈附近的竖直间距，从而可以提高密封圈附近的导热速率，进而可以提高刻蚀均匀性，提高工艺质量。
本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的承载装置，不仅可以对压爪所造成的电场偏转进行补偿，而且还可以提高密封圈附近的导热速率，从而可以提高刻蚀均匀性，提高工艺质量。
附图说明
图1为现有的承载装置的剖视图；
图2为本发明实施例提供的承载装置的局部剖视图；
图3A为本实施例中压爪与环形凸台各自的电场示意图；
图3B为本实施例中压爪与环形凸台合成的电场示意图；
图4为本实施例采用的环形凸台的俯视图。
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承载装置及半导体加工设备进行详细描述。
图2为本发明实施例提供的承载装置的局部剖视图。请参阅图2，承载装置包括托盘11和盖板12，二者均采用铝制作，用于夹持固定晶片15。其中，在托盘11的上表面110设置有承载台14，该承载台14的上表面140用作用于支撑晶片15的承载面，且在该承载面的边缘区域设置有密封圈13，用于在承载面与晶片15的下表面之间形成密封空间16，通过向该密封空间16内输送冷却气体(例如氦气)，可以实现对晶片15的温度控制。在盖板12上，且与承载面相对应的位置处设置有通孔122，承载台14位于该通孔122内，并且在该通孔122内设置有多个压爪121，多个压爪121沿承载面的周向间隔、均匀分布，并且每个压爪121压住晶片15上表面的边缘区域，从而将晶片15固定在托盘11上。
而且，在承载面的边缘区域，且位于密封圈13的内侧设置有环形凸台17，该环形凸台17的高度，即，环形凸台17的上表面与承载台14的上表面140之间的竖直间距，满足因压爪121所造成的电场偏转的补偿要求，同时小于密封空间16的高度(即，承载台14的上表面140与晶片15的下表面之间的竖直间距)。图3A为本实施例中压爪与环形凸台各自的电场示意图。图3B为本实施例中压爪与环形凸台合成的电场示意图。请一并参阅图3A和图3B，由于铝为良导体，盖板12在刻蚀等离子体气氛中会产生自偏压分量，影响局部位置的刻蚀，具体来说，由于盖板12与晶片15的结构差异(例如压爪121相对于晶片上表面凸起等原因)，导致在压爪121附近产生的电场E1的方向朝向压爪121的顶部斜面偏转，在这种情况下，借助上述环形凸台17，可以在压爪121附近产生电场E2，该电场E2朝向晶片15的中心偏转，即对压爪121所造成的电场偏转进行补偿，这样，由电场E1和电场E2合成的总电场方向接近竖直方向，从而使得晶片15边缘区域(即压爪121附近)的带电粒子基本朝竖直向下的方向运动，进而可以避免因压爪121所造成的电场偏转对PSS刻蚀形貌带来的不良影响。而且，借助上述环形凸台17，可以减小承载面与晶片15下表面在密封圈13附近的竖直间距，从而可以提高密封圈15附近的导热速率，进而可以提高刻蚀均匀性，提高工艺质量。
图4为本实施例采用的环形凸台的俯视图。请参阅图4，环形凸台17由多个弧形凸台171组成，多个弧形凸台171沿承载面的周向间隔、均匀分布；并且，弧形凸台171的数量与压爪121的数量相对应，且二者的位置一一对应，并且弧形凸台171的弧长L2大于压爪121在承载面的周向上的宽度L1。这样，可以保证每个压爪121的附近的电场偏转均能够得到补偿，且通过使弧形凸台171的弧长L2大于压爪121在承载面的周向上的宽度L1，可以保证弧形凸台171的作用范围能够覆盖与之相对应的压爪121所在位置。优选的，弧形凸台171的弧长的取值范围在4～5mm。当然，在实际应用中，环形凸台17还可以采用闭合的环体结构，即为一个完整的圆环。
在设计环形凸台17的高度时，需要满足因压爪121所造成的电场偏转的补偿要求，同时应小于密封空间16的高度，以避免干扰密封圈13与晶片15的贴合度，影响密封效果。优选的，环形凸台的高度的取值范围在30～70um。在该范围内，环形凸台17既能够起到补偿因压爪121所造成的电场偏转的作用，又能够保证密封圈13的密封有效。
在设计环形凸台17的径向宽度D，即，环形凸台17的外径与内径的差值时，应考虑环形凸台17的作用范围能够覆盖压爪121所在位置，以有效起到补偿因压爪121所造成的电场偏转的作用。优选的，环形凸台17的径向宽度D的取值范围在1～3mm。
另外，在本实施例中，盖板12的下表面叠置在托盘11的上表面110。也就是说，当将盖板12安装在托盘11上时，盖板12的下表面与托盘11的上表面110相贴合，同时压爪121的下表面与晶片15上表面的边缘区域相贴合，这样设计的优势在于：由于压爪121的下表面与盖板12的下表面之间的竖直间距、承载台14的高度以及晶片15的高度均是恒定的，因此，密封空间16的高度必然是恒定的。也就是说，当前三者的尺寸确定以后，密封空间16的高度的大小也随之确定，从而可以获得均匀的密封空间，有利于冷却气体的流动和分布均匀性的提高。密封空间16的高度的取值范围通常在70～90μm。另外，由于盖板12的下表面叠置在托盘11的上表面110，即，盖板12与托盘11直接接触，可以避免盖板12出现变形、破碎的情况，从而可以提高承载装置的使用寿命。当然，在实际应用中，也可以在托盘和盖板之间具有竖直间隙，二者通过多个螺钉固定连接，以将多个晶片夹持固定在其中。在这种情况下，可以省去上述承载台14，即托盘11的上表面110用作承载晶片的承载面。
需要说明的是，在实际应用中，承载面的数量，即，承载台14的数量可以为一个；或者，也可以为多个，且多个承载面间隔分布，从而可以承载多个晶片。在多个承载面的情况下，盖板12上的通孔122的数量与承载台14的数量相对应，且各个承载台14一一对应地位于各个通孔122内。
还需要说明的是，在本实施例中，环形凸台17位于密封圈13的内侧，但是本发明并不局限于此，在实际应用中，环形凸台也可以设置在承载面的边缘区域，且位于密封圈的外侧，或者，还可以分别在密封圈的外侧和内侧设置环形凸台。容易理解，若环形凸台位于密封圈的内侧，其提高密封圈附近的导热速率的效果更明显；若环形凸台位于密封圈的外侧，其更靠近压爪，从而补偿对压爪所造成的电场偏转的效果更明显，因此，可以根据不同的情况有针对性地选择环形凸台的位置。
综上所述，本发明实施例提供的承载装置，其通过在用于承载晶片的承载面的边缘区域，且位于密封圈的内侧和/或外侧设置环形凸台，该环形凸台的高度满足因压爪所造成的电场偏转的补偿要求，同时小于密封空间的高度，可以对压爪所造成的电场偏转进行补偿，使得晶片边缘区域的带电粒子基本朝竖直向下的方向运动，从而可以避免因压爪所造成的电场偏转对PSS刻蚀形貌带来的不良影响。而且，借助上述环形凸台，可以减小承载面与晶片下表面在密封圈附近的竖直间距，从而可以提高密封圈附近的导热速率，进而可以提高刻蚀均匀性，提高工艺质量。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，其包括承载装置，该承载装置用于承载晶片，并采用了本发明提供的上述承载装置。
本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的承载装置，不仅可以对压爪所造成的电场偏转进行补偿，而且还可以提高密封圈附近的导热速率，从而可以提高刻蚀均匀性，提高工艺质量。
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 (9)

1.一种承载装置，包括托盘和盖板，二者均采用铝制作；所述托盘包括用于支撑晶片的承载面，且在所述承载面的边缘区域设置有密封圈，用于在所述承载面与所述晶片的下表面之间形成密封空间；在所述盖板上，且与所述承载面相对应的位置处设置有通孔，并且在所述通孔内设置有多个压爪，且沿所述承载面的周向间隔、均匀分布；所述压爪压住所述晶片上表面的边缘区域；其特征在于，在所述承载面的边缘区域，且位于所述密封圈的内侧和/或外侧设置有环形凸台，
所述环形凸台的高度满足因所述压爪所造成的电场偏转的补偿要求，同时小于所述密封空间的高度。
2.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述环形凸台采用闭合的环体结构。
3.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述环形凸台由多个弧形凸台组成，所述多个弧形凸台沿所述承载面的周向间隔、均匀分布；
所述弧形凸台的数量与所述压爪的数量相对应，且二者的位置一一对应，并且所述弧形凸台的弧长大于所述压爪在所述承载面的周向上的宽度。
4.根据权利要求3所述的承载装置，其特征在于，所述弧形凸台的弧长的取值范围在4～5mm。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的承载装置，其特征在于，所述环形凸台的高度的取值范围在30～70um。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的承载装置，其特征在于，所述环形凸台的径向宽度的取值范围在1～3mm。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的承载装置，其特征在于，在所述托盘的上表面设置有承载台，所述承载台位于所述通孔内，且所述承载台的上表面用作所述承载面；并且，所述盖板的下表面叠置在所述托盘的上表面。
8.根据权利要求1-4任意一项所述的承载装置，其特征在于，所述承载面为一个或者多个，且多个所述承载面间隔分布。
9.一种半导体加工设备，其包括承载装置，所述承载装置用于承载晶片，其特征在于，所述承载装置采用权利要求1-8任意一项所述的承载装置。
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