CN113451183B - 一种晶圆盒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微型发光二极管技术领域，具体涉及一种晶圆盒，所述晶圆盒包括晶圆盒主体；所述晶圆盒主体开设有腔体，所述腔体内设置有多个支撑脚；所述晶圆盒主体开设有气冷风道；所述晶圆盒主体设置有进气口，所述腔体内开设有出气口，所述进气口和所述出气口均与所述气冷风道连通，以对所述支撑脚上放置的晶圆进行冷却。本发明中的晶圆盒，通过在晶圆盒中接入冷气，并将晶圆盒主体中的晶圆放置在支撑脚上，使得该晶圆能均匀散热，其能加速晶圆的降温，从而有效地提升晶圆的转移效率，进而也能有效地避免工伤意外的情况发生。

Description

一种晶圆盒
技术领域
本发明涉及微型发光二极管技术领域，具体涉及一种晶圆盒。
背景技术
微型发光二极管(Micro Light Emitting Diode，Micro LED)技术，即发光二极管(Light Emitting Diode，LED)微缩化和矩阵化技术，指的是在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的LED阵列；随着科学技术的发展，Micro LED的显示器件，由于其具有良好的稳定性、寿命，以及运行温度上的优势，同时也承继了LED低功耗、色彩饱和度、反应速度快、对比度强等优点,故其应用越来越广泛，制作工艺也日趋成熟。
为了进一步提高LED芯片的出光效率，当前市场多采用氧化铟锡(Indium TinOxide,ITO)芯片的LED；在GaN基白光LED中，如果用ITO替代Ni/Au作为P型电极芯片，其亮度要比采用通用电极的高20％-30％，但是镀膜之后的ITO不热处理会将杂质粒子注入半导体，从而会引起高能入射离子与半导体晶格上的原子碰撞，导致一些晶格原子移动，进一步造成大量空位产生，从而导致注入区中原子的无序或者变成为非晶区。因此，半导体必须在离子注入后在一定的温度下退火，以恢复晶体的结构和消除缺陷。同时，退火还会激活供体与受体杂质的功能，即间隙位置的一些杂质原子退火，使它们进入置换位置。
快速热退火(rapid thermal annealing，RTA)是将工件加热到较高温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行快速冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能。在LED的制程中，RTA可以极快的将整个芯片加热至400-1300℃范围短暂持续，对芯片进行热处理。
较高的制程温度导致芯片进入RTA专用晶圆盒(Cassette)时，温度仍有250℃左右，因温度过高，导致从专用晶圆盒(Cassette)转移进通用晶圆Cassette时，效率低下。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种能够加速晶圆的降温，提升晶圆转移效率，减少人员受伤的RTA专用晶圆盒。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供一种晶圆盒，所述晶圆盒包括晶圆盒主体；
所述晶圆盒主体开设有腔体，所述腔体内设置有多个支撑脚；
所述晶圆盒主体开设有气冷风道；
所述晶圆盒主体设置有进气口，所述腔体内开设有出气口，所述进气口和所述出气口均与所述气冷风道连通，以对所述支撑脚上放置的晶圆进行冷却。
本发明中的晶圆盒，通过在晶圆盒中接入冷气，并将晶圆盒主体中的晶圆放置在支撑脚上，使得该晶圆能均匀散热，其能加速晶圆的降温，从而有效地提升晶圆的转移效率，进而也能有效地避免工伤意外的情况发生。
可选的，所述晶圆盒主体包括：
顶部、底部和侧壁，所述顶部、底部和侧壁围成所述腔体；
所述支撑脚设置在所述侧壁上。
可选的，所述支撑脚呈“U”型结构，所述支撑脚成对配置，每对所述支撑脚对称垂直固定设置所述侧壁内侧。
“U”型结构的支撑脚在放置晶圆时，在气流鼓动的腔体内能够稳固的安置晶圆，不易发生偏移和掉落；同时，还能尽量减少与支撑脚的接触面积，增大气冷风与晶圆的接触面积，达到更好的冷却效果。
可选的，所述侧壁的底部设置有定位柱，所述进气口设置在所述定位柱上。
本发明将进气口与所述定位柱进行结合，节省了晶圆盒的外部接口，使晶圆盒整体结构更为紧凑。
可选的，所述定位柱内被配置有压力传感器，所述进气口配置有气冷阀门，所述气冷阀门与所述压力传感器电性连接。
通过设置压力传感器，使进气实现自动化，减少了人为操作步骤，提升了整体工作效率。
可选的，还包括位于所述晶圆盒主体顶部或底部的位置检测传感器，以及位于所述气冷风道上的气冷阀门，所述气冷阀门与位置检测传感器电性连接。
可选的，所述出气口设置在所述支撑脚的下表面。
可选的，在所述支撑脚的下表面包括多个均匀分布的所述出气口。
在支撑脚的下表面均匀的出气口，能够将气冷风均匀的吹向下一支撑脚上的晶圆表面，同时由于气冷风是从上往下吹，晶圆受气冷风的作用力能够更为稳固的固定在支撑脚上，不易发生偏移和掉落。
可选的，所述出气口设置在所述侧壁的内表面。
可选的，所述出气口设置所述支撑脚的下表面和所述侧壁的内表面。
在侧壁设置出气口，气冷风能够同时照顾上一支撑脚上晶圆的下表面，以及下一支撑脚上晶圆的侧面，使得晶圆能够得到全方位的气冷散热，达到更佳的冷却效果。支撑脚下表面和侧壁上的出气口的气冷风相互作用，能够在晶圆表面形成气流涡旋，气流涡旋一方面具有向下作用力，能够将晶圆“按”在支撑脚上，另一方面能够快速的将热量带走，达到快速散热的目的。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作详细描述。
图1为本发明晶圆盒一种实施例结构示意图；
图2为本发明晶圆盒另一种实施例结构示意图；
图3为本发明晶圆盒气路示意图；
图4为本发明晶圆盒支撑脚示意图；
图5为底座示意图。
附图标记说明：
10-晶圆盒；1-定位柱；2-支撑脚；3-晶圆盒主体；31-顶部；32-侧壁；33-底部；321-气冷风道；21-第一出气口；322-第二出气口；4-晶圆；5-底座；6-支撑部；7-定位凹槽。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
为了解决微型发光二极管(MicroLED)制程中，镀膜之后的氧化铟锡(ITO)不热处理会将杂质粒子注入半导体的问题，本发明针对退火设备RTA设计了一套专用晶圆盒(cassette)。
如图1-5所示，下面以一个实施例对本发明的一种晶圆盒10进行详细阐述。
本发明晶圆盒10与快速热处理机配套使用，所述晶圆盒包括晶圆盒主体3；所述晶圆盒主体3开设有腔体，所述腔体内设置有多个支撑脚2；所述晶圆盒主体3开设有气冷风道321；所述晶圆盒主体设置有进气口，所述腔体内开设有出气口，所述进气口和所述出气口均与所述气冷风道321连通，以对所述支撑脚2上放置的晶圆4进行冷却。
本发明中的晶圆盒10，通过在晶圆盒10中接入冷气，并将晶圆盒主体中3的晶圆4放置在支撑脚2上，使得该晶圆4能均匀散热，其能加速晶圆4的降温，从而有效地提升晶圆4的转移效率，进而也能有效地避免工伤意外的情况发生。
作为一种可选的实施方式，本发明的一种晶圆盒10的晶圆盒主体3，由耐高温材质制成，包括但不限于聚醚醚酮(peek)等材质组成；所述晶圆盒主体3开设有腔体，所述腔体由所述晶圆盒主体顶部31、晶圆盒主体侧壁32、晶圆盒主体底部33共同围绕而成；所述晶圆盒主体3开设有气冷风道；所述晶圆盒主体3设置有进气口，所述腔体内开设有出气口，所述进气口和所述出气口均与所述气冷风道321连通。
作为一种可选的实施方式，本发明的一种晶圆盒10包括多个支撑脚(支撑Pin)2，所述支撑脚2设置在所述侧壁32上所述支撑脚2上具有晶圆容置位，所述晶圆4放置在所述支撑脚2的晶圆容置位上；作为一种可选的实施方式，所述支撑脚2呈“U”型结构，所述支撑脚2成对配置，每对所述支撑脚2对称垂直固定设置所述晶圆盒主体侧壁32内侧。“U”型结构的支撑脚2在放置晶圆4时，在气流鼓动的腔体内能够稳固的安置晶圆4，不易发生偏移和掉落；同时，还能尽量减少与支撑脚2的接触面积，增大气冷风与晶圆4的接触面积，达到更好的冷却效果。
作为一种可选的实施方式，本发明的一种晶圆盒10包括多个定位柱1，所述定位柱1位于晶圆盒主体3外侧，用以与快速热处理机匹配定位；作为一种可选的实施方式，所述定位柱1位于晶圆盒主体底部33，所述快速热处理机的底座5上设置有用于支撑定位柱1的支撑部6，所述支撑部6上包括多个定位凹槽7，所述晶圆盒定位柱1与所述定位凹槽7匹配对应，用以对晶圆盒主体进行固定和定位。作为另一种可选的实施方式，所述定位柱1内设置有进气口11，所述定位凹槽内设置有外部冷源的输出口。本发明将进气口与所述定位柱进行结合，节省了晶圆盒的外部接口，使晶圆盒整体结构更为紧凑。
作为一种可选的实施方式，本发明的一种晶圆盒10的晶圆盒主体3设置有进气口，所述腔体内开设有出气口，所述进气口和所述出气口均与所述气冷风道321连通，以对所述支撑脚2上放置的晶圆4进行冷却。
气冷风道321，所述气冷风道321位于所述晶圆盒主体侧壁32中，所述气冷风道321一端连接所述定位柱进气口11，另一端连接出气口。作为一种可选的实施方式，所述出气口包括位于支撑脚上的第一出气口21和位于晶圆盒主体侧壁的第二出气口322；作为一种可选的实施方式，所述第一出气口21设置在所述支撑脚的下表面。作为一种可选的实施方式，在所述支撑脚的下表面包括多个均匀分布的所述第一出气口21。在支撑脚的下表面均匀的出气口，能够将气冷风均匀的吹向下一支撑脚上的晶圆表面，同时由于气冷风是从上往下吹，晶圆受气冷风的作用力能够更为稳固的固定在支撑脚上，不易发生偏移和掉落。
作为一种可选的实施方式，所述第二出气口322设置在所述侧壁32的内表面。在侧壁32设置第二出气口，气冷风能够同时照顾上一支撑脚上晶圆的下表面，以及下一支撑脚上晶圆的侧面，使得晶圆能够得到全方位的气冷散热，达到更佳的冷却效果。支撑脚下表面和侧壁上的出气口的气冷风相互作用，能够在晶圆表面形成气流涡旋，气流涡旋一方面具有向下作用力，能够将晶圆“按”在支撑脚上，另一方面能够快速的将热量带走，达到快速散热的目的。
作为一种可选的实施方式，所述气冷风道321中的冷却气体为氮气或惰性气体的一种或几种。
作为一种可选的实施方式，所述定位柱1内被配置有压力传感器，所述气冷风道321上被配置有气冷阀门，所述气冷阀门与所述压力传感器电性连接。当所述压力传感器检测到晶圆盒10被放置于所述底座的定位凹槽时，反馈开启信号至气冷阀门，所述气冷阀门接通气冷风源注入晶圆盒主体3内，对待冷却的晶圆进行快速冷却；当压力传感器检测到晶圆盒离开定位凹槽时，反馈关闭信号至气冷阀门，所述气冷发明关闭气冷风源。
作为另一种可选的实施方式，还包括位于晶圆盒主体3内上端或下端的位置检测传感器，以及位于所述气冷风道上的气冷阀门，所述气冷阀门与位置检测传感器电性连接。当所述位置检测传感器检测到有待冷却的晶圆放置在所述支撑脚2上时，反馈开启信号至气冷阀门，所述气冷阀门接通气冷风源注入晶圆盒主体3内，对晶圆进行快速冷却；当位置检测传感器，检测到所有晶圆离开支撑脚2时，反馈关闭信号至气冷阀门，所述气冷阀门关闭气冷风源。作为一种可选的实施方式，所述位置检测传感器包括但不限于激光检测、红外检测、电容检测等方式的传感器。
作为一种可选的实施方式，每个支撑脚2上独立设置有位置检测传感器，每个支撑脚2上的第二出气口322都具有独立气冷阀门控制，每个支撑脚2上的位置传感器与上一个支撑脚2上的气冷阀门电性连接；当前支撑脚2上放置有晶圆时，所述位置传感器反馈开启信号至上一支撑脚2上的气冷阀门，所述气冷阀门接通气冷风源注入晶圆盒主体3内，对晶圆进行快速冷却；当前支撑脚2上的位置检测传感器检测到所有晶圆离开支撑脚2时，反馈关闭信号至至上一支撑脚2上的气冷阀门，所述气冷阀门关闭气冷风源。
上述晶圆盒，与RTA配套使用，通过在晶圆盒中接入冷气，均匀散热，能够加速晶圆的降温，提升晶圆转移效率，减少人员受伤。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种晶圆盒，其特征在于，所述晶圆盒包括晶圆盒主体，所述晶圆盒主体包括：顶部、底部和侧壁；
所述晶圆盒主体开设有腔体，所述顶部、底部和侧壁围成所述腔体，所述腔体内设置有多个支撑脚，所述支撑脚设置在所述侧壁上；
所述晶圆盒主体开设有气冷风道；
所述晶圆盒主体设置有进气口，所述腔体内开设有出气口，所述进气口和所述出气口均与所述气冷风道连通，以对所述支撑脚上放置的晶圆进行冷却；所述出气口包括位于所述支撑脚上的第一出气口和位于所述晶圆盒主体的侧壁的第二出气口，所述第一出气口设置在所述支撑脚的下表面。
2.如权利要求1所述的晶圆盒，其特征在于，所述支撑脚呈“U”型结构，所述支撑脚成对配置，每对所述支撑脚对称垂直固定设置所述侧壁内侧。
3.如权利要求1所述的晶圆盒，其特征在于，所述侧壁的底部设置有定位柱，所述进气口设置在所述定位柱上。
4.如权利要求3所述的晶圆盒，其特征在于，所述定位柱内被配置有压力传感器，所述进气口配置有气冷阀门，所述气冷阀门与所述压力传感器电性连接。
5.如权利要求3所述的晶圆盒，其特征在于，还包括位于所述晶圆盒主体顶部或底部的位置检测传感器，以及位于所述气冷风道上的气冷阀门，所述气冷阀门与位置检测传感器电性连接。
6.如权利要求1所述的晶圆盒，其特征在于，在所述支撑脚的下表面包括多个均匀分布的所述第一出气口。
7.如权利要求1-5任一项所述的晶圆盒，其特征在于，所述第二出气口设置在所述侧壁的内表面。
8.如权利要求1-5任一项所述的晶圆盒，其特征在于，所述第二出气口设置所述支撑脚的下表面和所述侧壁的内表面。
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