CN111926305A - 一种用于led晶圆制程的载盘 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于LED晶圆制程的载盘，包括载盘；载盘上设有一晶圆放置面，晶圆放置面上设有晶圆放置槽，晶圆放置槽包括中心晶圆放置槽和若干外围晶圆放置槽；各外围晶圆放置槽以中心晶圆放置槽为中心环绕设置；各外围晶圆放置槽设置有一挡板，且挡板位于外围晶圆放置槽与载盘的平边处；本发明设置与载盘边缘相连的各外围晶圆放槽，增加晶圆放槽的数量，提升了产能；同时，相邻两个外围晶圆放置槽相互紧挨，且与载盘边缘形成一间隙斜面，倾斜面可改善载盘边缘区域的温场及流场，提高沉积混合气体的效率，改善外围晶圆均匀性差的问题。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域，更为具体地说，涉及一种用于LED晶圆制程的载盘。
背景技术
III-V族氮化物，由于其直接带隙半导体的特性，具有禁带宽度大、击穿电场高、电子饱和迁移率高等优异的物理特性，在电学、光学领域受到广泛的关注。其中，以GaN基为主要材料的发光二极管，更是在照明、显示、数码方面有着长足的发展。研究表明，在蓝宝石衬底上采用PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)蒸镀一层AlN缓冲层，随后再外延GaN材料可显著提升GaN基LED晶体质量，进而显著提升LED器件的性能。这种图形化蓝宝石衬底结合蒸镀AlN缓冲层的加工工艺技术已成为LED芯片厂的主流工艺方法。
随着LED芯片市场竞争压力越来越大，各厂家通过提升产能规模化降成本，在图形化蓝宝石衬底上蒸镀AlN缓冲层为LED晶圆生产重要基底材料，其中AlN缓冲层的加工产能制约着LED晶圆产能的提升。PVD载盘作为AlN缓冲层的加工载具，其可承载的衬底片数直接决定着PVD单RUN的AlN缓冲层加工产能。
附图1示出了PVD设备(如型号为A230)现有载盘的示意图，附图2示出了第一晶圆的示意图，附图3示出了第二晶圆的示意图，在图1示出的现有载盘的晶圆放置面上，若干外围晶圆放置槽3以中心晶圆放置槽2为中心环绕设置，其中心晶圆放置槽2可放置1片第一晶圆Ya，各外围晶圆放置槽3可放置5片第二晶圆Yb。图1示出的载盘单位时间内的产出固定，提升产能空间受限，若增大载盘面积会导致机台无法正常工作，相应的机台硬件也要跟着改造，投入成本高；且靠近载盘边缘的晶圆容易出现蒸镀不充分的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用于LED晶圆制程的载盘，在不增大载盘尺寸及不改造PVD机台其它硬件的情况下，解决背景技术中载盘产能低及晶圆蒸镀不充分问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于LED晶圆制程的载盘，包括：
一载盘；
所述载盘上设有一晶圆放置面，所述晶圆放置面为圆形；
所述晶圆放置面上设有晶圆放置槽，所述晶圆放置槽包括中心晶圆放置槽和若干外围晶圆放置槽；各所述外围晶圆放置槽以所述中心晶圆放置槽为中心环绕设置；各所述外围晶圆放置槽设置有一挡板，且所述挡板位于所述外围晶圆放置槽与所述载盘的平边处；
所述中心晶圆放置槽设于所述晶圆放置面的中心位置，所述中心晶圆放置槽包括同心圆设置的第一中心晶圆放置槽和第二中心晶圆放置槽；所述第一中心晶圆放置槽和第二中心晶圆放置槽用于匹配不同尺寸的晶圆，且所述第一中心晶圆放置槽和第二中心晶圆放置槽具有高低差；
相邻两个外围晶圆放置槽相互紧挨，且与载盘边缘形成一间隙斜面。
优选地，所述载盘边缘水平设置于所述晶圆放置面部分圆周上，且与所述平边相连；所述载盘边缘宽度(W1)为0.5mm至3mm，包括端点值。
优选地，所述间隙斜面与水平面的倾斜角为0°至8°，不包括端点值。
优选地，所述晶圆放置槽的凹槽底面呈水平设置；所述第二中心晶圆放置槽和各所述外围晶圆放置槽的凹槽底面在同一水平面，且高于所述第一中心晶圆放置槽的凹槽底面水平位置。
优选地，所述挡板长度(L1)为0.5mm至30mm，包括端点值；宽度(W2)为0.5mm至3mm，包括端点值；所述挡板与所述载盘边缘在同一水平高度；所述挡板与所述载盘边缘一体形成。
优选地，所述挡板两侧设有凹槽，且所述凹槽的底面与所述外围晶圆放置槽底面在同一水平面。
优选地，在各相邻的所述外围晶圆放置槽的交界处、及各所述外围晶圆放置槽与所述第二中心晶圆放置槽的交界处，设有应力释放口；所述应力释放口的底面与所述外围晶圆放置槽的底面及所述第二中心晶圆放置槽的底面在同一水平面。
优选地，所述应力释放口长度为0mm至20mm，不包括端点值。
优选地，在所述晶圆放置槽边设置取放口，所述取放口半径为0mm至20mm，不包括端点值。
优选地，所述第一中心晶圆放置槽的尺寸与第一晶圆相匹配；所述第二中心晶圆放置槽和所述外围晶圆放置槽的尺寸与第二晶圆相匹配；所述第二晶圆的晶圆参考边朝所述挡板方向放置；在所述晶圆放置面上可放置7个所述第二晶圆。
经由上述的技术方案，从而达到如下效果：
1、本发明所提供的用于LED晶圆制程的载盘，设置与载盘边缘相连的各外围晶圆放槽，并适当减小外围晶圆放槽面积，增加了晶圆放置槽的数量，提高了载盘利用率，在不增大载盘尺寸及不改造PVD机台其它硬件的情况下，提升了产能。
2、进一步地，通过在各外围晶圆放置槽设置一挡板，挡板位于所述外围晶圆放置槽与载盘的平边处，且第二晶圆的晶圆参考边朝挡板方向放置，既可避免靠近载盘边缘的晶圆出现蒸镀不充分、晶圆表面不均匀的问题，提升了晶圆良率，还可防止操作时将晶圆参考边位置放错，起到防呆效果。
3、进一步地，通过在挡板两侧设有凹槽，可使外围晶圆放置槽放置所述第二晶圆时有活动空间，避免所述第二晶圆卡在外围晶圆放置槽凹槽壁上，无法水平放置，造成晶圆蒸镀不均匀。
4、进一步地，相邻两个外围晶圆放置槽相互紧挨，且与所述载盘边缘形成一间隙斜面，所述间隙斜面与水平面的倾斜角为0°至8°，不包括端点值，引入倾斜面可改善外围晶圆放置槽靠近载盘边缘区域的温场及流场，载盘的倾斜面区域厚度低于载盘中间区域，载盘下加热板加热时，载盘的倾斜面区域受热更快，提高了混合气体沉积效率；载盘倾斜面减小了气流干扰，混合气体随气流溅射到该区域，可减少气体流失，载盘边缘区域的晶圆更易沉积。通过所述间隙斜面，提高了沉积氮化物材料的效率，改善了靠近载盘边缘区域混合气体沉积慢导致外围晶圆的厚度及材料均匀性差的问题。
5、进一步地，所述中心晶圆放置槽包括同心圆设置的第一中心晶圆放置槽和第二中心晶圆放置槽；所述第一中心晶圆放置槽和第二中心晶圆放置槽用于匹配不同尺寸的晶圆，第二中心晶圆放置槽可放置第二晶圆进行量产需求，第一中心晶圆放置槽可放置第一晶圆作为观察片，中心晶圆放置槽可根据不同需求放置不同尺寸晶圆。
6、进一步地，设置所述挡板与所述载盘边缘在同一水平高度可增加与物理气相沉积设备环形压环的接触面，减小因接触面太小导致载盘盘面脱离载盘固定装置的风险，造成晶圆不在溅射区域内，影响晶圆良率。
7、进一步地，通过在各相邻的所述外围晶圆放置槽的交界处、及各所述外围晶圆放置槽与所述第二中心晶圆放置槽的交界处，设有应力释放口；可有效释放应力，防止晶圆放置槽与晶圆之间间隙小，蒸镀过程中因热应力而导致载盘盘面崩裂，提升载盘寿命。
8、进一步地，通过在所述晶圆放置槽边设置取放口，方便取放晶圆，提高效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有载盘的示意图；
图2为第一晶圆的示意图；
图3为第二晶圆的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种用于LED晶圆制程的载盘示意图；
图5为中心晶圆放置槽示意图；
图6为图4所示A处的局部放大示意图；
图7为图6所示的侧视图；
图8为图4所示的载盘沿EE线的截面示意图；
图9为图4所示B处的局部放大示意图；
图10为将本发明实施例所述的载盘应用于物理气相沉积设备的示意图。
图中符号说明：
1、载盘；2、中心晶圆放置槽；3、外围晶圆放置槽；Ya、第一晶圆；Yb、第二晶圆。
2a、第一中心晶圆放置槽；2b、第二中心晶圆放置槽；04、圆心；05、平边；06、载盘边缘；07、间隙斜面；08、挡板；09、应力释放口；10、取放口；11、腔体；12、基座；13、加热板；14、环形压环；15、溅射装置；Yb-1、晶圆参考边；W1、载盘边缘宽度；W2、挡板宽度；L1、挡板长度；θ、夹角。
具体实施方式
为本发明的内容更加清晰，下面结合附图对本发明的内容作进一步说明。本发明不局限于该具体实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供的一种用于LED晶圆制程的载盘，如图4所示，包括：
一载盘1；
载盘1上设有一晶圆放置面，晶圆放置面为圆形；
晶圆放置面上设有晶圆放置槽，晶圆放置槽包括中心晶圆放置槽2和若干外围晶圆放置槽3；各外围晶圆放置槽3以中心晶圆放置槽2为中心环绕设置；各外围晶圆放置槽3设置有一挡板08，且挡板08位于外围晶圆放置槽3与载盘1的平边05处；
中心晶圆放置槽2设于晶圆放置面的中心位置，如图5所示，中心晶圆放置槽2包括同心圆设置的第一中心晶圆放置槽2a和第二中心晶圆放置槽2b；同心圆的圆心如图4的04所示，第一中心晶圆放置槽2a和第二中心晶圆放置槽2b用于匹配不同尺寸的晶圆，且第一中心晶圆放置槽2a和第二中心晶圆放置槽2b具有高低差；
如图2、图3所示，第一中心晶圆放置槽2a的尺寸与第一晶圆Ya相匹配；第二中心晶圆放置槽2b和外围晶圆放置槽3的尺寸与第二晶圆Yb相匹配；第二晶圆Yb的晶圆参考边Yb-1朝挡板08方向放置；在晶圆放置面上可放置7个第二晶圆Yb。
相邻两个外围晶圆放置槽3相互紧挨，且与载盘边缘06形成一间隙斜面07。
在晶圆放置槽边设置取放口10，取放口10半径为0mm至20mm，不包括端点值。
载盘边缘06水平设置于晶圆放置面部分圆周上，且与平边05相连；如图6所示，载盘边缘06宽度(W1)为0.5mm至3mm，包括端点值。
挡板08长度(L1)为0.5mm至30mm，包括端点值；宽度(W2)为0.5mm至3mm，包括端点值；如图7所示，挡板08与载盘边缘06在同一水平高度；挡板08与载盘边缘06一体形成。
挡板08两侧设有凹槽，且凹槽的底面与外围晶圆放置槽3底面在同一水平面。
如图8所示，间隙斜面07与水平面的倾斜角θ为0°至8°，不包括端点值。
晶圆放置槽的凹槽底面呈水平设置；第二中心晶圆放置槽2b和各外围晶圆放置槽3的凹槽底面在同一水平面，且高于第一中心晶圆放置槽2a的凹槽底面水平位置。
在各相邻的外围晶圆放置槽3的交界处、及各外围晶圆放置槽3与第二中心晶圆放置槽2b的交界处，如图9所示，设有应力释放口09；应力释放口09的底面与外围晶圆放置槽3的底面及第二中心晶圆放置槽2b的底面在同一水平面。
应力释放口09长度为0mm至20mm，不包括端点值。
如图10所示，在物理气相沉积设备的腔体11内；基座12用于承载载盘1，载盘1用于承载第一晶圆Ya和第二晶圆Yb；基座12与载盘1之间有加热板13，加热板13用于给载盘1加热；载盘边缘06和挡板08与环形压环14接触，环形压环14用来固定住载盘1；溅射装置15位于腔体11顶部，用于承载靶材；靶材的材质根据工艺需要选择，比如需要沉积AlN薄膜时，靶材可以是铝；靶材溅射后产生的混合气体沉积到晶圆表面形成薄膜；混合气体沉积时，因间隙斜面07倾斜设置，可改善外围晶圆放置槽3靠近载盘边缘06区域的温场及流场，提高沉积氮化物材料的效率，改善靠近载盘边缘06区域混合气体沉积慢导致外围晶圆的厚度及材料均匀性差的问题。
综上所述，经由上述的技术方案，从而达到如下效果：
1、本实施例所提供的用于LED晶圆制程的载盘，设置与载盘边缘相连的各外围晶圆放槽，并适当减小外围晶圆放槽面积，增加了晶圆放置槽的数量，使晶圆放置面上原本只能放置5个所述第二晶圆，现可放置7个所述第二晶圆，提高了载盘利用率，在不增大载盘尺寸及不改造PVD机台其它硬件的情况下，提升了产能。
2、进一步地，通过在各外围晶圆放置槽设置一挡板，挡板位于所述外围晶圆放置槽与载盘的平边处，且第二晶圆的晶圆参考边朝挡板方向放置，既可避免靠近载盘边缘的晶圆出现蒸镀不充分、晶圆表面不均匀的问题，提升了晶圆良率，还可防止操作时将晶圆参考边位置放错，起到防呆效果。
3、进一步地，通过在挡板两侧设有凹槽，可使外围晶圆放置槽放置所述第二晶圆时有活动空间，避免所述第二晶圆卡在外围晶圆放置槽凹槽壁上，无法水平放置，造成晶圆蒸镀不均匀。
4、进一步地，相邻两个外围晶圆放置槽相互紧挨，且与所述载盘边缘形成一间隙斜面，所述间隙斜面与水平面的倾斜角为0°至8°，不包括端点值，引入倾斜面可改善外围晶圆放置槽靠近载盘边缘区域的温场及流场，载盘的倾斜面区域厚度低于载盘中间区域，载盘下加热板加热时，载盘的倾斜面区域受热更快，提高了混合气体沉积效率；载盘倾斜面减小了气流干扰，混合气体随气流溅射到该区域，可减少气体流失，载盘边缘区域的晶圆更易沉积。通过所述间隙斜面，提高了沉积氮化物材料的效率，改善了靠近载盘边缘区域混合气体沉积慢导致外围晶圆的厚度及材料均匀性差的问题。
5、进一步地，所述中心晶圆放置槽包括同心圆设置的第一中心晶圆放置槽和第二中心晶圆放置槽；所述第一中心晶圆放置槽和第二中心晶圆放置槽用于匹配不同尺寸的晶圆，第二中心晶圆放置槽可放置第二晶圆进行量产需求，第一中心晶圆放置槽可放置第一晶圆作为观察片，中心晶圆放置槽可根据不同需求放置不同尺寸晶圆。
6、进一步地，设置所述挡板与所述载盘边缘在同一水平高度可增加与PVD设备环形压环的接触面，减小因接触面太小导致载盘盘面脱离载盘固定装置的风险，造成晶圆不在溅射区域内，影响晶圆良率。
7、进一步地，通过在各相邻的所述外围晶圆放置槽的交界处、及各所述外围晶圆放置槽与所述第二中心晶圆放置槽的交界处，设有应力释放口；可有效释放应力，防止晶圆放置槽与晶圆之间间隙小，蒸镀过程中因热应力而导致载盘盘面崩裂，提升载盘寿命。
8、进一步地，通过在所述晶圆放置槽边设置取放口，方便取放晶圆，提高效率。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种用于LED晶圆制程的载盘，其特征在于，包括：
一载盘；
所述载盘上设有一晶圆放置面，所述晶圆放置面为圆形；
所述晶圆放置面上设有晶圆放置槽，所述晶圆放置槽包括中心晶圆放置槽和若干外围晶圆放置槽；各所述外围晶圆放置槽以所述中心晶圆放置槽为中心环绕设置；各所述外围晶圆放置槽设置有一挡板，且所述挡板位于所述外围晶圆放置槽与所述载盘的平边处；
所述中心晶圆放置槽设于所述晶圆放置面的中心位置，所述中心晶圆放置槽包括同心圆设置的第一中心晶圆放置槽和第二中心晶圆放置槽；所述第一中心晶圆放置槽和第二中心晶圆放置槽用于匹配不同尺寸的晶圆，且所述第一中心晶圆放置槽和第二中心晶圆放置槽具有高低差；
相邻两个外围晶圆放置槽相互紧挨，且与载盘边缘形成一间隙斜面。
2.根据权利要求1所述的一种用于LED晶圆制程的载盘，其特征在于：所述载盘边缘水平设置于所述晶圆放置面部分圆周上，且与所述平边相连；所述载盘边缘宽度(W1)为0.5mm至3mm，包括端点值。
3.根据权利要求1所述的一种用于LED晶圆制程的载盘，其特征在于：所述间隙斜面与水平面的倾斜角为0°至8°，不包括端点值。
4.根据权利要求1所述的一种用于LED晶圆制程的载盘，其特征在于：所述晶圆放置槽的凹槽底面呈水平设置；所述第二中心晶圆放置槽和各所述外围晶圆放置槽的凹槽底面在同一水平面，且高于所述第一中心晶圆放置槽的凹槽底面水平位置。
5.根据权利要求1所述的一种用于LED晶圆制程的载盘，其特征在于：所述挡板长度(L1)为0.5mm至30mm，包括端点值；宽度(W2)为0.5mm至3mm，包括端点值；所述挡板与所述载盘边缘在同一水平高度；所述挡板与所述载盘边缘一体形成。
6.根据权利要求5所述的一种用于LED晶圆制程的载盘，其特征在于：所述挡板两侧设有凹槽，且所述凹槽的底面与所述外围晶圆放置槽底面在同一水平面。
7.根据权利要求1所述的一种用于LED晶圆制程的载盘，其特征在于：在各相邻的所述外围晶圆放置槽的交界处、及各所述外围晶圆放置槽与所述第二中心晶圆放置槽的交界处，设有应力释放口；所述应力释放口的底面与所述外围晶圆放置槽的底面及所述第二中心晶圆放置槽的底面在同一水平面。
8.根据权利要求7所述的一种用于LED晶圆制程的载盘，其特征在于：所述应力释放口长度为0mm至20mm，不包括端点值。
9.根据权利要求1所述的一种用于LED晶圆制程的载盘，其特征在于：在所述晶圆放置槽边设置取放口，所述取放口半径为0mm至20mm，不包括端点值。
10.根据权利要求1所述的一种用于LED晶圆制程的载盘，其特征在于：所述第一中心晶圆放置槽的尺寸与第一晶圆相匹配；所述第二中心晶圆放置槽和所述外围晶圆放置槽的尺寸与第二晶圆相匹配；所述第二晶圆的晶圆参考边朝所述挡板方向放置；在所述晶圆放置面上可放置7个所述第二晶圆。
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