CN110373655B - 叉指结构、下电极装置和工艺腔室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叉指结构、下电极装置和工艺腔室。包括叉指件，其中，所述叉指件包括至少两个相对间隔设置的叉指臂，所述叉指臂分别沿着所述工件的边缘外侧延伸，以将所述工件围设在该相对间隔设置的所述叉指臂之间；并且，各叉指臂设置有至少一个朝向与所述工件的中心伸出的凸出部，以用于支撑所述工件的下表面的边缘区域。本发明的叉指臂并没有穿过工件的中间核心区域，可以使得工件的电磁场和温度能够均匀分布，可以将工艺不良区域的范围缩短至工件的边缘区域，提高工件产出率。并且，在实际工艺时，可以将边缘区域的工件进行切除，从而可以进一步提高工件产出率。

Description

叉指结构、下电极装置和工艺腔室

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，具体涉及一种叉指结构、一种包括该叉指结构的下电极装置以及一种包括该下电极装置的工艺腔室。

背景技术

增强型等离子体气相沉积设备(PECVD，Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition)，是普遍用于发光二极管(LED，Light Emitting Diode)和微机电系统(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System)等相关领域的一种薄膜沉积设备，主要应用是在硅晶圆或蓝宝石晶元表面沉积一层SiO2/SiNx薄膜，目前该种设备已经大量应用在相关半导体领域。

为提高等离子体气相沉积设备的产能，主要做法为增加单次工艺的晶片放置量或采用流动式取放片模式，分步沉积。单次大量放置晶片模式适用于片间均匀性要求不高的情况，且需要人工进行手动取放片，因此自动化程度不高。流动式取放片模式适合于片间均匀性较高的工况，且一次可按要求装载定量晶片，适用于大批量自动化生产工况。

如图1所示，为现有技术中叉指结构的结构示意图，其可以满足多站流动式取放片模式。如图1所示，该叉指结构100包括多个叉指件110。

如图2所示，为现有技术中下电极装置的结构示意图，下电极装置200包括转动件210和承载件220，转动件210与叉指件110固定连接，并且，转动件210安装在承载件220上，可以相对承载件220移动和转动，以实现工件300(一般为晶片)工位的切换。

但是，上述叉指结构中，存在以下问题：

一、叉指件位于工件的下方，其位置穿过工件的大部分区域，在工艺过程中，由于叉指件与承载件的材质不同，因此。在叉指件位置处会造成明显的电磁场突变，这种异常的电磁场突变使工件上对应区域的工艺结果变差，造成工艺均匀性恶化。

二、承载件为加热体，自身发热，温度较高，叉指件为被加热体，温度较承载件低，这样会造成工件的整体温度均匀性差，导致工件的工艺均匀性变差。

三、叉指件上表面低于承载件的上表面，因此叉指件上表面与对应工件的下表面之间会形成间隙，在工艺时，部分工艺气体会进入到该间隙内，该部分工艺气体会在工件的背面沉积形成薄膜。

四、叉指件上表面虽然穿过工件的大部分区域，工件的重心在叉指上，但当叉指件升起工件后，叉指件无法有效固定工件，当叉指件沿圆周方向转位时，工件可能会从叉指件上滑落。

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，提出了一种叉指结构、一种包括该叉指结构的下电极装置和一种包括该下电极装置的工艺腔室。

为了实现上述目的，本发明的第一方面，提供了一种叉指结构，用于支撑工件，包括叉指件，其中，

所述叉指件包括至少两个相对间隔设置的叉指臂，所述叉指臂分别沿着所述工件的边缘外侧延伸，以将所述工件围设在该相对间隔设置的所述叉指臂之间；并且，

各叉指臂设置有至少一个朝向所述工件的中心伸出的凸出部，以用于支撑所述工件的下表面的边缘区域。

优选地，所述工件的横截面呈圆形；

各所述叉指臂包括：

直线部；及，

弧形部，其自所述直线部的末端延伸形成，所述弧形部设置有所述凸出部；并且，

相对间隔设置的叉指臂的弧形部之间形成半封闭的容纳空间，以容纳所述工件；

所述容纳空间的直径大于所述工件的直径。

优选地，所述容纳空间的直径比所述工件的直径大4～5mm。

优选地，各所述叉指臂的所述弧形部设置有两个所述凸出部。

优选地，各所述叉指臂的两个所述凸出部中，其中一个所述凸出部位于与其所对应的所述弧形部的起始位置处，另一个所述凸出部位于该弧形部的末端位置处。

优选地，各所述叉指臂的两个所述凸出部与所述容纳空间的中心点连线之间的夹角为30°～70°。

优选地，所述凸出部设置有限位结构，以限定所述工件在所述凸出部上的活动空间。

优选地，所述限位结构包括自所述凸出部的上表面朝向下表面凹陷的限位槽。

本发明的第二方面，提供了一种下电极装置，包括前文记载的叉指结构。

优选地，还包括：

转动件，沿其周向设置有至少一个安装工位，各安装工位处均固定安装有所述叉指结构；

承载件，其中央区域设置有转动件放置槽，边缘区域设置有至少两个叉指臂放置槽；

所述转动件设置在所述转动件放置槽中，并且，所述转动件相对所述承载件可移动和/或转动；

每个所述叉指臂均对应一个所述叉指臂放置槽，以在所述叉指臂落下时，能够容置在对应的所述叉指臂放置槽中。

本发明的第三方面，提供了一种工艺腔室，包括前文记载的下电极装置。

本发明的叉指结构、下电极装置和工艺腔室。可以使得工件位于相对间隔设置的叉指臂中，并且工件的下表面的边缘区域支撑在叉指臂延伸出的凸出部上，也就是说，叉指臂并没有穿过工件的中间核心区域。这样，可以使得工件的电磁场和温度能够均匀分布，可以将工艺不良区域的范围缩短至工件的边缘区域，提高工件产出率。并且，在实际工艺时，可以将边缘区域的工件进行切除，从而可以进一步提高工件产出率。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有技术中叉指结构的结构示意图；

图2为现有技术中下电极装置的结构示意图；

图3为本发明第一实施例中叉指结构的结构示意图；

图4为图3中所示叉指结构中的叉指臂的结构示意图；

图5为本发明第二实施例中下电极装置的结构示意图；

图6为图5中的局部放大图。

附图标记说明

100：叉指结构；

110：叉指件；

111：叉指臂；

111a：凸出部；

111b：直线部；

111c：弧形部；

111d：收容空间；

111e：限位结构；

200：下电极装置；

210：转动件；

220：承载件；

300：工件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图3至图6所示，本发明的第一方面，涉及一种叉指结构100，用于支撑工件300(例如，该工件300可以为晶片)。该叉指结构100包括叉指件110，该叉指件110包括至少两个相对间隔设置的叉指臂111，该叉指臂111分别沿着工件300的边缘外侧延伸，以将工件300围设在该相对间隔设置的叉指臂111之间。并且，各叉指臂111设置有至少一个朝向工件300的中心伸出的凸出部111a，以用于支撑工件300的下表面的边缘区域。

具体地，如图3所示，叉指结构100可以包括12个(也可以根据实际需要，设计为其他数量，例如，24个、48个等等)叉指件110，其中，每两个叉指件110相对间隔设置，并且，该相对间隔设置的两个叉指件110中，每个叉指臂111可以设置有2个(也可以根据实际需要，设计为其他数量，例如，3个、4个等等)朝向工件300的中心伸出的凸出部111a，这样，工件300的边缘区域的下表面便可以支撑在各叉指件110中的凸出部111a上。

本实施例结构的叉指结构100，工件300位于相对间隔设置的叉指臂111中，并且工件300的下表面的边缘区域支撑在叉指臂111所延伸出的凸出部111a上，也就是说，叉指臂111并没有穿过工件300的中间核心区域。这样，可以使得工件300的电磁场和温度能够均匀分布，可以将工艺不良区域的范围缩短至工件300的边缘区域，提高工件300产出率。并且，在实际工艺时，可以将边缘区域的工件300进行切除，从而可以进一步提高工件300产出率。

作为叉指件110的一种具体结构，如图3和图4所示，上述工件300的横截面呈圆形，各叉指臂111包括直线部111b以及自直线部111b的末端延伸形成的弧形部111c。其中，弧形部111c设置有上述结构的凸出部111a。相对间隔设置叉指臂111的弧形部111c之间形成半封闭的容纳空间111d，以容纳工件300。该容纳空间111d的直径大于工件300的直径。

本实施例结构的叉指结构100，叉指臂111包括直线部111b和弧形部111c，并且相对间隔设置的叉指臂111的弧形部111c之间形成半封闭的容纳空间111d，工件300位于此容纳空间111d内，并且工件300的下表面的边缘区域承靠在弧形部111c所设置的凸出部111a上，这样，能够改善电磁场在工件300的下表面的边缘区域的分布，从而能够改善工件300的边缘区域的工艺均匀性，提高工件300的产出率。此外，叉指臂111采用直线部111b和弧形部111c相结合的结构，在叉指臂111受热时，叉指臂111热膨胀以径向膨胀为主，周向膨胀较小，因此对叉指臂111与下述承载件210之间的热膨胀位移影响较小。

为了进一步使得电磁场在工件300的边缘区域均匀分布，本发明的发明人对容纳空间111d与工件300之间的尺寸之间尺寸关系进行了理论试验，最终发现，当容纳空间111d的直径比工件300的直径大4～5mm时，有利于电磁场在工件300的边缘区域均匀分布，从而可以提高工件300的工艺均匀性，提高工件300的产出率。

为了提高叉指结构100承载工件300的可靠性，如图3和图4所示，各叉指臂111的弧形部111c设置有两个上述结构的凸出部111a。

具体地，如图4所示，各叉指臂111的两个凸出部111a中，其中一个凸出部111a位于与其所对应的弧形部111c的起始位置处，另一个凸出部111a位于该弧形部111c的末端位置处。

此外，还可以是其中一个叉指臂111设置有一个凸出部111a，另外一个与其相对间隔设置的叉指臂111上设置有两个凸出部111a，并通过合理设置该三个凸出部111a的合理位置，例如，三个凸出部111a沿叉指臂111的弧形部111c的中心均匀分布或不均匀分布等等。不均匀分布示例，例如，121°、-121°和-100°，相邻两个凸出部111a之间的角度≮30°，能够有效保证叉指臂111抬升时，工件300不至于重心偏离而滑落。

为了进一步提高叉指结构100承载工件300的可靠性，如图3和图4所示，各叉指臂111的两个凸出部111a与容纳空间111d的中心点连线之间的夹角为30°～70°，更优地是，两个叉指臂111的四个弧形部111c的中心与工件300的中心重合。

为了进一步提高叉指结构100承载工件300的可靠性，如图3和图4所示，凸出部111a的与工件300的下表面的边缘区域相接触的长度至少大于3mm。

为了进一步提高叉指结构100承载工件300的可靠性，如图3和图4所示，凸出部111a的宽度为2～5mm。

为了限制工件300在凸出部111a上的活动空间，如图3和图4所示，凸出部111a设置有限位结构111e。

具体地，如图3、图4和图6所示，限位结构111e包括自凸出部111a的上表面朝向下表面凹陷的限位槽，该限位槽的尺寸可以比工件300的尺寸大1～2mm。这样，能够保证工件300固定在限位槽所限定的特定空间内，避免工件300发生滑动。并且，当叉指臂111抬升工件300时，由于工件300落在限位槽内，通过限位槽的侧壁可以将工件300限定在限位槽区域内，保证工件300不会从叉指臂111上脱落。

本发明的第二方面，提供了一种下电极装置200，包括前文记载的叉指结构100。

本实施例结构的下电极装置200，具有前文记载的叉指结构100，工件300位于相对间隔设置的叉指臂111中，并且工件300的下表面的边缘区域支撑在叉指臂111所延伸出的凸出部111a上，也就是说，叉指臂111并没有穿过工件300的中间核心区域。这样，可以使得工件300的电磁场和温度能够均匀分布，可以将工艺不良区域的范围缩短至工件300的边缘区域，提高工件300产出率。并且，在实际工艺时，可以将边缘区域的工件300进行切除，从而可以进一步提高工件300产出率。

如图5和图6所示，上述下电极装置200还包括转动件210和承载件220(该承载件220一般为下电极或加热器，以便为工件300提供工艺时所需要的温度)。转动件210的周向设置有至少一个安装工位，各安装工位处均固定安装有上述的叉指结构100。承载件220的中央区域设置有转盘放置槽(图中并未示出)，边缘区域设置有至少两个叉指臂放置槽(图中并未示出)。

其中，上述转动件210设置在转动件放置槽中，并且，转动件210相对承载件220可移动和/或转动。

上述叉指结构100中的每个叉指臂111均对应一个叉指臂放置槽，以便叉指臂111落下时可以落入对应的叉指臂放置槽内。

具体地，在进行工艺时，转动件210带动叉指臂111升起，机械手通过两个叉指臂111之间的间隔将工件300放置到凸出部111a上，之后，转动件210带动叉指臂111下降，直至叉指臂111落在对应的叉指臂放置槽内，此时，工件300与承载件220的表面接触，并开始对工件300进行工艺处理。

当工件300完成工艺后，转动件210带动叉指臂111上升，当达到预定高度后，转动件210带动叉指臂111转动至下一个工位处，之后重复上述过程。

本实施例结构的下电极装置200，可以进一步使得工件300的电磁场和温度能够均匀分布，可以将工艺不良区域的范围缩短至工件300的边缘区域，提高工件300产出率。并且，在实际工艺时，可以将边缘区域的工件300进行切除，从而可以进一步提高工件300产出率。

此外，如图5和图6所示，当工件300放置在承载件220上时，各叉指臂111的凸出部111a处在工件300的外边缘以下，两个叉指臂111的四个凸出部111a能够有效的抬升工件，由于抬升部分在工件300的外边缘以内(大约5mm左右)，因此，工件300的大部分有效区域均与承载件220接触，无缝隙存在，这样，工艺时，工艺气体并不会进入到工件300的背面，从而能够进一步提高工件300的工艺良率。

本发明的第三方面，提供了一种工艺腔室(图中并未示出)，包括前文记载的下电极装置200。

本实施例结构的工艺腔室，具有前文记载的下电极装置200，其又具有前文记载的叉指结构100，可以使得工件300位于相对间隔设置的叉指臂111中，并且工件300的下表面的边缘区域支撑在叉指臂111所延伸出的凸出部111a上，也就是说，叉指臂111并没有穿过工件300的中间核心区域。这样，可以使得工件300的电磁场和温度能够均匀分布，可以将工艺不良区域的范围缩短至工件300的边缘区域，提高工件300产出率。并且，在实际工艺时，可以将边缘区域的工件300进行切除，从而可以进一步提高工件300产出率。

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)

1.一种叉指结构，用于支撑工件，其特征在于，包括叉指件，其中，

所述叉指件包括至少两个相对间隔设置的叉指臂，所述叉指臂分别沿着所述工件的边缘外侧延伸，以将所述工件围设在该相对间隔设置的所述叉指臂之间；并且，

各叉指臂设置有至少一个朝向所述工件的中心伸出的凸出部，以用于支撑所述工件的下表面的边缘区域；

所述工件的横截面呈圆形；

各所述叉指臂包括：

直线部；及，

弧形部，其自所述直线部的末端延伸形成，所述弧形部设置有所述凸出部；并且，

相对间隔设置的叉指臂的弧形部之间形成半封闭的容纳空间，以容纳所述工件；

所述容纳空间的直径大于所述工件的直径。

2.根据权利要求1所述的叉指结构，其特征在于，所述容纳空间的直径比所述工件的直径大4～5mm。

3.根据权利要求1所述的叉指结构，其特征在于，各所述叉指臂的所述弧形部设置有两个所述凸出部。

4.根据权利要求3所述的叉指结构，其特征在于，各所述叉指臂的两个所述凸出部中，其中一个所述凸出部位于与其所对应的所述弧形部的起始位置处，另一个所述凸出部位于该弧形部的末端位置处。

5.根据权利要求3所述的叉指结构，其特征在于，各所述叉指臂的两个所述凸出部与所述容纳空间的中心点连线之间的夹角为30°～70°。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的叉指结构，其特征在于，所述凸出部设置有限位结构，以限定所述工件在所述凸出部上的活动空间。

7.根据权利要求6所述的叉指结构，其特征在于，所述限位结构包括自所述凸出部的上表面朝向下表面凹陷的限位槽。

8.一种下电极装置，其特征在于，包括权利要求1至7中任意一项所述的叉指结构。

9.根据权利要求8所述的下电极装置，其特征在于，还包括：

转动件，沿其周向设置有至少一个安装工位，各安装工位处均固定安装有所述叉指结构；

承载件，其中央区域设置有转动件放置槽，边缘区域设置有至少两个叉指臂放置槽；

所述转动件设置在所述转动件放置槽中，并且，所述转动件相对所述承载件可移动和/或转动；

每个所述叉指臂均对应一个所述叉指臂放置槽，以在所述叉指臂落下时，能够容置在对应的所述叉指臂放置槽中。

10.一种工艺腔室，其特征在于，包括权利要求8或9所述的下电极装置。

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