CN114446833B - 承载装置及半导体工艺设备 - Google Patents

承载装置及半导体工艺设备 Download PDF

Info

Publication number
CN114446833B
CN114446833B CN202210087821.8A CN202210087821A CN114446833B CN 114446833 B CN114446833 B CN 114446833B CN 202210087821 A CN202210087821 A CN 202210087821A CN 114446833 B CN114446833 B CN 114446833B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat conduction
cooling
heat
heating
heating plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210087821.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114446833A (zh
Inventor
王冲
田西强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Naura Microelectronics Equipment Co Ltd
Original Assignee
Beijing Naura Microelectronics Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Naura Microelectronics Equipment Co Ltd filed Critical Beijing Naura Microelectronics Equipment Co Ltd
Priority to CN202210087821.8A priority Critical patent/CN114446833B/zh
Publication of CN114446833A publication Critical patent/CN114446833A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114446833B publication Critical patent/CN114446833B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/50—Substrate holders
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4581—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber characterised by material of construction or surface finish of the means for supporting the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H01J37/32724—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332—Coating
    • H01J2237/3321—CVD [Chemical Vapor Deposition]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

本发明提供一种承载装置及半导体工艺设备，其中，承载装置包括：加热盘，用于承载并加热晶圆；冷却盘，用于对加热盘进行降温，冷却盘包括冷却主体部和边缘导热部，其中，冷却主体部与加热盘间隔设置，边缘导热部设置于冷却主体部的边缘且沿冷却主体部的周向延伸一周，边缘导热部与加热盘密封连接，以在冷却盘与加热盘之间形成隔离腔；第一管路，与隔离腔连通，用于选择性地向隔离腔通入第一流体介质，当第一管路向隔离腔通入第一流体介质时，第一流体介质在隔离腔内的流动能够辅助冷却盘对加热盘进行降温。上述承载装置适用于较高的工艺温度范围和较低的工艺温度范围，无需整体拆卸并更换承载装置，节省成本。

Description

承载装置及半导体工艺设备
技术领域
本发明涉及半导体加工技术领域，具体地，涉及一种承载装置及半导体工艺设备。
背景技术
近年来，随着半导体行业的快速发展，半导体工艺技术也取得长足的进展。半导体工艺技术可分为诸多种类，例如物理气相沉积(PVD)工艺、化学气相沉积(CVD)工艺等。然而，无论采用何种具体工艺，带有加热功能的承载装置均为工艺设备的关键部件，该承载装置用于承载并加热晶圆，以使该晶圆能够在所需工艺温度范围下进行工艺过程。
以物理气相沉积工艺为例，其具体工艺过程如下：将工艺气体(例如惰性气体和反应气体)通入工艺腔室内并被激发成等离子体，等离子体轰击靶材，被轰击溅射下来的靶材粒子沉积在承载装置上的晶圆的表面以形成薄膜。然而，由于等离子体携带有大量的热量，在沉积过程中热量会不断积累在晶圆表面(即出现累温现象)，从而导致晶圆的实际温度不断升高，如果该实际温度超过工艺温度范围，则会导致工艺过程出现异常甚至失败。
为了解决上述问题，现有的承载装置一般通过增加冷却功能来对晶圆进行降温，以此实现减少或消除累温现象对晶圆实际温度的影响，但在此过程中也应避免出现过度冷却以使晶圆实际温度低于工艺温度范围的情况。一般而言，温度越高则对冷却的灵敏度越好(可理解为高温容易被冷却降温)，而温度越低则对冷却的灵敏度越差(可理解为低温不容易被冷却降温)。因此，为了在确保冷却效果的同时避免过度冷却，针对较低的工艺温度范围，需要采用冷却能力较强的承载装置，针对较高的工艺温度范围，则需要采用冷却能力较弱的承载装置。通常情况下，冷却能力不同的承载装置的结构会有所不同，当工艺温度范围发生变化(例如由较低的工艺温度范围变化为较高的工艺温度范围)时，当前承载装置需要整体拆卸并更换为相应冷却能力的承载装置，设备成本较高，且费时费力。
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工艺设备。
第一方面，本发明提供一种承载装置，用于半导体工艺设备，承载装置包括：加热盘，用于承载并加热晶圆；冷却盘，用于对加热盘进行降温，冷却盘包括冷却主体部和边缘导热部，其中，冷却主体部与加热盘间隔设置，边缘导热部设置于冷却主体部的边缘且沿冷却主体部的周向延伸一周，边缘导热部与加热盘密封连接，以在冷却盘与加热盘之间形成隔离腔；第一管路，与隔离腔连通，用于选择性地向隔离腔通入第一流体介质，当第一管路向隔离腔通入第一流体介质时，第一流体介质在隔离腔内的流动能够辅助冷却盘对加热盘进行降温。
进一步地，边缘导热部包括第一导热筒部，第一导热筒部沿加热盘至冷却主体部的方向延伸设置，且第一导热筒部的两端分别与加热盘和冷却主体部连接；承载装置还包括辅助导热结构，辅助导热结构可拆卸地连接于边缘导热部，辅助导热结构包括第二导热筒部，当辅助导热结构连接于边缘导热部时，第二导热筒部套设在第一导热筒部的周向外侧，且第二导热筒部的两端分别与加热盘和冷却主体部相配合并能够进行传热，以使第二导热筒部能够增大由加热盘至冷却主体部的传热面积。
进一步地，边缘导热部还包括第一导热环部，第一导热环部连接在第一导热筒部背离加热盘的一端，且沿第一导热筒部的径向向内凸出，第一导热筒部通过第一导热环部与冷却主体部连接；辅助导热结构还包括第二导热环部，第二导热环部连接在第二导热筒部的一端，且沿第二导热筒部的径向向内凸出，当辅助导热结构连接于边缘导热部时，第二导热环部位于第一导热环部的外侧，且第二导热环部与第一导热环部之间通过紧固件进行连接。
进一步地，加热盘朝向冷却盘的一侧的边缘设有第一环形台阶部，第一导热筒部背离冷却主体部的一端连接于第一环形台阶部内，当辅助导热结构连接于边缘导热部时，第二导热筒部背离冷却主体部的一端位于第一环形台阶部内，且第二导热筒部的周向外壁与加热盘的周向外壁平齐；在加热盘至冷却主体部的方向上，第一导热环部的尺寸小于冷却主体部的尺寸，以在第一导热环部的外侧形成第二环形台阶部，当辅助导热结构连接于边缘导热部时，第二导热环部连接于第二环形台阶部内，且第二导热环部的外表面与冷却主体部的外表面平齐。
进一步地，辅助导热结构还包括覆盖在第二导热筒部和/或第二导热环部朝向边缘导热部的一侧上的柔性导热层，当辅助导热结构连接于边缘导热部时，柔性导热层与边缘导热部紧密贴合。
进一步地，加热盘包括加热主体部和匀热部，其中，加热主体部朝向隔离腔的表面开设有容置槽，容置槽用于容置加热元件，匀热部贴合且固定于加热主体部的该表面，匀热部封堵容置槽的开口；承载装置还包括多个隔离件，多个隔离件位于匀热部与冷却盘之间，每个隔离件设置于匀热部和冷却盘中的一个上，且该隔离件与匀热部和冷却盘中的另一个点接触配合。
进一步地，冷却盘朝向隔离腔的表面开设有多个安装槽，多个安装槽与多个隔离件一一对应，承载装置还包括固定结构，每个隔离件通过固定结构固定于相应的安装槽中，其中，固定结构与安装槽可拆卸连接，且当固定结构与安装槽连接后，固定结构能够与隔离件相配合以将该隔离件压紧至安装槽中。
进一步地，隔离件具有相对设置的自由端和固定端，自由端用于与匀热部点接触配合，固定端的周向侧壁上设有朝向自由端的第一限位台阶面，固定结构设有穿设通孔，穿设通孔的孔壁上设有第二限位台阶面，隔离件穿设于穿设通孔中，且第一限位台阶面与第二限位台阶面相贴合，固定结构的周向侧壁与安装槽的槽壁之间螺纹连接，且当固定结构与安装槽连接后，通过第一限位台阶面与第二限位台阶面相贴合以及安装槽的槽底与固定端的端面相贴合，使固定结构将隔离件压紧至安装槽中。
进一步地，冷却盘的内部设有冷却流道，在加热盘至冷却盘的方向上，每个隔离件的投影与冷却流道的投影相互错开；和/或，多个隔离件被划分为多组，每组包括至少两个隔离件，在每组隔离件中，各个隔离件沿周向间隔布置，多组隔离件之间沿径向间隔布置。
第二方面，本发明还提供一种半导体工艺设备，包括工艺腔室和设置在工艺腔室内的承载装置，承载装置为上述的承载装置。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的承载装置包括加热盘、冷却盘以及第一管路，冷却盘包括冷却主体部和边缘导热部，冷却主体部与加热盘间隔设置，即冷却主体部与加热盘之间具有间隙，边缘导热部与加热盘密封连接，以此可封闭上述间隙，以在冷却盘与加热盘之间形成隔离腔，第一管路与隔离腔连通。第一管路用于选择性地向隔离腔通入第一流体介质。
当第一管路未向隔离腔通入第一流体介质时，加热盘上的热量主要依靠隔离腔中原有气体的热交换、热辐射以及边缘导热部与加热盘连接处的接触导热的方式向冷却盘进行传递。其中，隔离腔中原有气体的热交换、热辐射的传热量远远小于加热盘与冷却盘接触导热的传热量，同时可以通过对边缘导热部与加热盘连接处结构进行合理设计，以使由加热盘至冷却主体部的传热面积相对较小，从而保证边缘导热部与加热盘连接处的接触导热的传热量较小。基于此，加热盘上的热量不会迅速、大量地向冷却盘传递散失。也就是说，此时上述承载装置具备相对较弱的冷却能力，适用于较高的工艺温度范围。
当第一管路向隔离腔通入第一流体介质时，第一流体介质在隔离腔内进行流动，此时第一流体介质的流动能够增强隔离腔中的热交换，相比于前述隔离腔未通入第一流体介质的情况而言，隔离腔中由于第一流体介质的流动而增强的热交换的传热量大大提高，从而使加热盘上的热量能够迅速地向冷却盘传递散失，进而辅助冷却盘对加热盘进行降温。也就是说，此时上述承载装置具备相对较强的冷却能力，适用于较低的工艺温度范围。
由此可知，上述承载装置通过第一管路选择性地向隔离腔通入第一流体介质，来实现适用于较高的工艺温度范围和较低的工艺温度范围，并且在上述两个工艺温度范围进行切换时，无需整体拆卸并更换承载装置，不但节省了设备成本，还避免了拆卸、更换承载装置所耗费的时间及人力，有利于节省时间及人力成本。
附图说明
图1为现有技术中的一种承载装置的结构示意图；
图2为现有技术中的另一种承载装置的结构示意图；
图3为根据本发明的一个实施例的承载装置处于适用于较高的工艺温度范围的使用状态时的结构示意图；
图4为图3的承载装置处于适用于较低的工艺温度范围的使用状态时的结构示意图；
图5为根据本发明的另一个实施例的承载装置的辅助导热结构与边缘导热部装配后的结构示意图；
图6为根据本发明的不同于图3和图5的另一个实施例的承载装置的辅助导热结构与边缘导热部装配后的结构示意图；
图7为图3的承载装置的辅助导热结构的结构示意图；
图8为图3的承载装置的隔离件、固定结构以及安装槽装配后的结构示意图；
图9为图3的承载装置的冷却盘和隔离件的结构示意图。
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工艺设备进行详细描述。
如图1所示为现有的一种承载装置，现有的一种承载装置包括加热盘1-1、冷却盘1-2、连接筒1-3以及固定座1-4，加热盘1-1的内部嵌设有加热丝1-5，冷却盘1-3的内部设有冷却流道1-6，冷却流道1-6与冷却管1-7连通，加热盘1-1的底面与冷却盘1-2的顶面相贴合且焊接连接，连接筒1-3的两端分别与冷却盘1-2和固定座1-4焊接连接，承载装置整体通过固定座1-4安装至工艺腔室中。
其中，加热盘1-1用于承载晶圆，并通过加热丝1-5对晶圆进行加热，冷却管1-7向冷却流道1-6通入冷却介质后能够对加热盘1-1进行冷却降温。由于加热盘1-1与冷却盘1-2相贴合，并且加热盘1-1和冷却盘1-2均采用导热系数较高的金属材质，当冷却介质通入冷却盘1-2的冷却流道1-6后，加热盘1-1上的热量会瞬间传递至冷却盘1-2上并被冷却介质带走，即上述承载装置具备较强的冷却能力。
上述承载装置的冷却盘1-2通入冷却介质后，由于其较强的冷却能力，能够确保减少或消除累温现象为晶圆带来的温度升高，然而也容易出现过度冷却以使晶圆实际温度低于工艺温度范围的情况。具体地，当上述承载装置应用于较低的工艺温度范围(例如30-150℃)时，由于低温对冷却的灵敏度相对较差，即便承载装置的冷却能力较强，也不容易出现过度冷却的现象，从而保证冷却后的晶圆实际温度能够处于工艺温度范围内，满足工艺要求；当上述承载装置应用于较高的工艺温度范围(例如高于150℃)时，由于高温对冷却的灵敏度相对较好，再加之承载装置的冷却能力较强，则容易出现过度冷却的现象，即冷却后的晶圆实际温度低于工艺温度范围，无法满足工艺要求。因此，上述冷却能力较强的承载装置仅适用于较低的工艺温度范围。
如图2所示，现有的另一种承载装置包括加热盘2-1、冷却盘2-2、连接筒2-3以及固定座(图中未示出)，加热盘2-1的内部嵌设有加热丝2-5，冷却盘2-3的内部设有冷却流道2-6，冷却流道2-6与冷却管2-7连通，加热盘2-1与冷却盘2-2的边缘处通过连接件2-8进行连接，且加热盘2-1与冷却盘2-2之间具有缝隙，加热盘2-1与冷却盘2-2之间设有隔热环2-8，该隔热环2-8将上述缝隙分割为内侧空间和外侧空间，内侧空间和外侧空间之间完全隔绝密封，连接筒2-3的两端分别与冷却盘2-2和固定座连接，承载装置整体通过固定座安装至工艺腔室中，外侧空间与工艺腔室的内部连通。
其中，加热盘2-1用于承载晶圆，并通过与加热电源导通的加热丝2-5对晶圆进行加热。由于隔热环2-8由隔热材料制成，且加热盘2-1与冷却盘2-2之间存在缝隙，加热盘2-1上的热量主要依靠该缝隙间气体的热交换以及热辐射的方式进行传递，气体热交换和热辐射的传热量远远小于图1的承载装置中加热盘1-1和冷却盘1-2的金属接触传热的传热量，因此当冷却介质通入冷却盘2-2的冷却流道2-6后，加热盘2-1上的热量不会迅速、大量地散失，即上述承载装置具备相对较弱的冷却能力。甚至于，当工艺腔室的内部处于高真空环境时，加热盘2-1与冷却盘2-2之间缝隙的外侧空间中基本不存在气体，加热盘2-1仅依靠热辐射进行散热，冷却能力进一步削弱。
上述承载装置的冷却盘2-2通入冷却介质后，由于其较弱的冷却能力，虽然能够确保冷却后的晶圆实际温度不会低于工艺温度范围，但是也容易出现冷却效果无法有效地减少或消除累温现象为晶圆带来的温度升高，从而导致工艺过程出现异常甚至失败。具体地，当上述承载装置应用于较高的工艺温度范围(例如高于150℃)时，由于高温对冷却的灵敏度相对较好，即便承载装置的冷却能力较弱，也不容易出现冷却后仍无法减少或消除累温现象为晶圆带来的温度升高的现象，从而实现将晶圆实际温度降低至工艺温度范围内，满足工艺要求；当上述承载装置应用于较低的工艺温度范围(例如30-150℃)时，由于低温对冷却的灵敏度相对较差，再加之承载装置的冷却能力较弱，则容易出现加热盘2-1上的热量不能被及时带走、累温现象带来的温度升高无法有效地减少或消除的现象，从而导致晶圆的实际温度高于工艺温度范围，无法满足工艺要求。因此，上述冷却能力较弱的承载装置仅适用于较高的工艺温度范围。
由此可知，上述两种承载装置仅能够分别适用于较低或较高的工艺温度范围，且该两种承载装置的结构有所区别，在实际应用中，如果工艺温度范围发生变化(例如由较低的工艺温度范围变化为较高的工艺温度范围)，则当前承载装置需要整体拆卸并更换为相应的承载装置，设备成本较高，并且拆装承载装置的过程复杂，更换的承载装置安装后还需要进行检漏等操作，费时费力。
为了解决上述问题，本发明提供了一种可以兼容较低的工艺温度范围和较高的工艺温度范围的承载装置。如图3和图4所示，在一些实施例中，承载装置包括加热盘10和冷却盘20，加热盘10用于承载并加热晶圆200，冷却盘20用于对加热盘10进行降温。其中，冷却盘20包括冷却主体部21和边缘导热部22。冷却主体部21与加热盘10间隔设置，即冷却主体部21与加热盘10之间具有间隙。边缘导热部22设置于冷却主体部21的边缘且沿冷却主体部21的周向延伸一周，并且该边缘导热部22与加热盘10密封连接，以此可封闭冷却主体部21与加热盘10之间的间隙，以在冷却盘20与加热盘10之间形成隔离腔40。上述承载装置还包括第一管路50，第一管路50与隔离腔40连通。第一管路50用于选择性地向隔离腔40通入第一流体介质。
当第一管路50未向隔离腔40通入第一流体介质时，加热盘10上的热量主要依靠隔离腔40中原有气体的热交换、热辐射以及边缘导热部22与加热盘10连接处的接触导热的方式向冷却盘20进行传递。其中，隔离腔40中原有气体的热交换、热辐射的传热量远远小于加热盘与冷却盘接触导热(例如图1中现有承载装置的加热盘1-1和冷却盘1-2的金属接触导热)的传热量，同时可以通过对边缘导热部22的结构进行合理设计，以使由加热盘10至冷却主体部21的传热面积相对较小，从而保证边缘导热部22与加热盘10连接处的接触导热的传热量较小。基于此，加热盘10上的热量不会迅速、大量地向冷却盘20传递散失。也就是说，此时上述承载装置具备相对较弱的冷却能力，适用于较高的工艺温度范围。
当第一管路50向隔离腔40通入第一流体介质时，第一流体介质在隔离腔40内进行流动，此时第一流体介质的流动能够增强隔离腔40中的热交换，相比于前述隔离腔40未通入第一流体介质的情况而言，隔离腔40中由于第一流体介质的流动而增强的热交换的传热量大大提高，从而使加热盘10上的热量能够迅速地向冷却盘20传递散失，进而辅助冷却盘20对加热盘10进行降温。也就是说，此时上述承载装置具备相对较强的冷却能力，适用于较低的工艺温度范围。
由此可知，上述承载装置通过第一管路50选择性地向隔离腔40通入第一流体介质，来实现适用于较高的工艺温度范围和较低的工艺温度范围，并且在上述两个工艺温度范围进行切换时，无需整体拆卸并更换承载装置，不但节省了设备成本，还避免了拆卸、更换承载装置所耗费的时间及人力，有利于节省时间及人力成本。
需要说明的是，上述承载装置无论适用于较高的工艺温度范围，还是适用于较低的工艺温度范围，理想状态下，其冷却功能应仅带走由于累温现象造成的温度升高部分的热量。但是，在实际应用时，承载装置进行冷却时带走的热量可能大于或小于上述部分热量，只要能够保证最终晶圆实际温度处于工艺温度范围内即可。
在上述承载装置中，冷却盘20的边缘导热部22与加热盘10密封连接，从而封闭冷却主体部21与加热盘10之间的间隙，将该间隙与工艺腔室的内部完全隔绝，这样可以为后续第一管路50通入的第一流体介质提供相对密闭的容纳空间(即隔离腔40)。需要说明的是，第一流体介质的具体类型并不作限定，可以为任何能够实现提高热交换目的的流体，例如可以为气体，也可以为液体；第一流体介质的温度也不作限定，但应保证第一流体介质的温度小于加热盘10的实际温度，优选地，第一流体介质的温度可小于等于冷却盘20的温度，从而有利于增强冷却效果；第一流体介质向隔离腔40的通入量以及在隔离腔40内的流动速度也不作限定，一般情况下，第一流体介质的通入量越多、流动速度越快，则对热交换的增强效果越好，基于此可对第一流体介质的通入量和流动速度进行合理设计。
如图3至图7所示，在一些实施例中，边缘导热部22包括第一导热筒部221，第一导热筒部221大致沿加热盘10至冷却主体部21的方向延伸设置，且第一导热筒部221在其延伸方向上的两端分别与加热盘10和冷却主体部21连接。在本实施例的边缘导热部22与加热盘10接触导热的方式中，加热盘10上的热量主要通过第一导热筒部221传递至冷却主体部21。根据传热学原理可知，Q＝λ*[(T1-T2)/ξ]A，其中，Q为传递的热量，λ为导热系数，T1为输入温度，T2为输出温度，ξ为传热距离，A为传热面积。将上述传热公式应用于上述边缘导热部22与加热盘10接触导热的方式中，传热方向大致为由加热盘10指向冷却主体部21的方向，即可大致认为是第一导热筒部221的延伸方向，ξ具体为第一导热筒部221沿传热方向上的尺寸，即可大致认为是第一导热筒部221的高度，A具体为第一导热筒部221垂直于传热方向的传热面积，即可大致认为是第一导热筒部221的横截面积。
因此，可通过将第一导热筒部221的周向侧壁(即筒壁)的厚度设计得较薄，大致为1mm至1.8mm，使第一导热筒部221的横截面积相对较小，也就是使由加热盘10至冷却主体部21的传热面积相对较小，从而保证边缘导热部22与加热盘10连接处的接触导热的传热量较小，避免加热盘10对应于此位置的热量(例如加热盘10边缘处的热量)快速损失，进一步确保加热盘10上的热量不会迅速、大量地向冷却盘20传递散失，从而使承载装置具备相对较弱的冷却能力，以适用于较高的工艺温度范围。
另外，如图4所示，承载装置还包括辅助导热结构60，辅助导热结构60可拆卸地连接于边缘导热部22，也就是说，辅助导热结构60能够选择性地连接于边缘导热部22上或不连接于边缘导热部22上。辅助导热结构60采用导热材料制成，例如采用不锈钢材料制成。辅助导热结构60包括第二导热筒部61，当辅助导热结构60连接于边缘导热部22时，第二导热筒部61套设在第一导热筒部221的周向外侧，第二导热筒部61同样大致沿加热盘10至冷却主体部21的方向延伸设置，且第二导热筒部61在其延伸方向上的两端分别与加热盘10和冷却主体部21相配合并能够进行传热。需要注意的是，第二导热筒部61的两端与加热盘10和冷却主体部21相配合的方式并不作限定，可以为任何能够实现传热的方式，例如，第二导热筒部61的端部与加热盘10/冷却主体部21可以直接接触连接、仅贴合接触不连接、通过其他导热部件进行连接等等。
此时，加热盘10上的热量主要通过第一导热筒部221和第二导热筒部61传递至冷却主体部21，相比于仅通过第一导热筒部221传热的方式而言，第一导热筒部221和第二导热筒部61整体的周向侧壁的厚度及横截面积有所增大，即第二导热筒部61的设置增大了由加热盘10至冷却主体部21的传热面积，根据前述的传热公式可知，通过增大传热面积A能够增大传递的热量Q，从而使加热盘10对应于此位置的热量(例如加热盘10边缘处的热量)能够迅速地向冷却主体部21传递。以此结合前述的通过第一管路50向隔离腔40通入第一流体介质的方式，能够使整个加热盘10上的热量迅速地向冷却盘20传递散失，从而使承载装置具备相对较强的冷却能力，以适用于较低的工艺温度范围。
由上述内容可知，上述承载装置包括两个使用状态，分别适用于较高的工艺温度范围和较低的工艺温度范围。图3示出的承载装置所处于的使用状态适用于较高的工艺温度范围，其中，第一管路50未向隔离腔40通入第一流体介质，同时加热盘10边缘处的热量主要通过第一导热筒部221传递至冷却主体部21，此时承载装置的冷却能力相对较弱；图4示出的承载装置所处于的使用状态适用于较低的工艺温度范围，其中，第一管路50向隔离腔40通入第一流体介质，同时辅助导热结构60连接于边缘导热部22、加热盘10边缘处的热量主要通过第一导热筒部221和第二导热筒部61传递至冷却主体部21，此时承载装置的冷却能力相对较强。
需要说明的是，在图中示出的具体实施例中，加热盘10与冷却主体部21相互平行，第一导热筒部221/第二导热筒部61与加热盘10之间相互垂直，且与冷却主体部21之间也相互垂直，第一导热筒部221与第二导热筒部61相互平行，此时传热面积即为第一导热筒部221/第二导热筒部61的横截面积。在另一些实施例中，第一导热筒部221/第二导热筒部61也可以相对于加热盘10倾斜一定角度，传热方向为第一导热筒部221/第二导热筒部61的实际延伸方向(即倾斜一定角度的方向)，此时更为准确地说，传热面积为第一导热筒部221/第二导热筒部61与该实际延伸方向垂直的面积，而并非是其整体的横截面积。
如图3和图4所示，在一些实施例中，边缘导热部22还包括第一导热环部222，第一导热环部222连接在第一导热筒部221背离加热盘10的一端，且沿第一导热筒部221的径向向内凸出，此时第一导热环部222的环面与第一导热筒部221的筒壁之间呈一定角度设置。第一导热筒部221通过第一导热环部222与冷却主体部21连接。优选地，第一导热环部222的环面与第一导热筒部221的筒壁之间相互垂直；当然，可以理解地，在图中未示出的其它实施例中，第一导热环部222的环面与第一导热筒部221的筒壁之间也可以呈略大于90度的钝角设置，或者可以呈略小于90度的锐角设置。另外，优选地，第一导热筒部221、第一导热环部222以及冷却主体部21三者为一体成型结构；当然，可以理解地，在图中未示出的其它实施例中，第一导热筒部221、第一导热环部222以及冷却主体部21中的任意两者之间也可以设计为分体结构，并通过焊接等方式在装配时进行连接。
另外，辅助导热结构60还包括第二导热环部62，第二导热环部62连接在第二导热筒部61的一端，且沿第二导热筒部61的径向向内凸出，此时第二导热环部62的环面与第二导热筒部61的筒壁之间呈一定角度设置。优选地，第二导热环部62的环面与第二导热筒部61的筒壁之间相互垂直；当然，可以理解地，在图中未示出的其它实施例中第二导热环部62的环面与第二导热筒部61的筒壁之间也可以呈略大于90度的钝角设置，或者可以呈略小于90度的锐角设置。此外，优选地，第二导热筒部61和第二导热环部62为一体成型结构；当然，可以理解地，在图中未示出的其它实施例中，第二导热筒部61和第二导热环部62之间也可以设计为分体结构，并通过焊接等方式在装配时进行连接。
当为了适用于较低的工艺温度范围，将辅助导热结构60连接于边缘导热部22时，加热盘10上的热量主要在第一导热筒部221和第二导热筒部61上进行传递，通过对第二导热筒部61的周向侧壁(即筒壁)的尺寸(例如筒壁壁厚)进行合理设计，能够将由加热盘10至冷却主体部21的传热面积增大至所需范围值。在图中示出的具体实施例中，第二导热筒部61的周向侧壁(即筒壁)的厚度大致为1.5mm至2.5mm。
为了便于对传热面积的设计计算，在传热方向上应尽量避免存在除了第一导热筒部221和第二导热筒部61以外可能会影响到整体横截面积的额外结构，例如用于连接第一导热筒部221和第二导热筒部61的紧固件，如果紧固件(例如螺栓、螺钉、连接销等)穿设在第一导热筒部221和第二导热筒部61上，且紧固件的端部凸出于第一导热筒部221的周向内壁或第二导热筒部61的周向外壁，这样便会影响传热方向上结构的整体横截面积。
因此，当辅助导热结构60需要连接于边缘导热部22时，第二导热环部62可以位于第一导热环部222的外侧，且第二导热环部62与第一导热环部222之间通过紧固件进行连接，以此实现辅助导热结构60与边缘导热部22之间的连接固定。同时，第二导热环部62和第一导热环部222的至少部分的位置能够避开传热方向，在该位置上设置紧固件不会对传热面积产生影响。
在图4、图6以及图7中示出的具体实施例中，紧固件包括紧固螺栓，第二导热环部62上设有多个沿周向间隔且均匀分布的穿设孔621，第一导热环部222朝向第二导热环部62的表面上设有多个螺纹孔(图中未示出)，紧固螺栓、穿设孔621以及螺纹孔的数量相同，且穿设孔621与螺纹孔的位置对应，当辅助导热结构60被放置于边缘导热部22外侧后，通过紧固螺栓由外部穿过穿设孔621并与螺纹孔固定连接。当然，可以理解地，紧固件的具体类型以及与第一导热环部222、第二导热环部62的配合方式不限于此，可以为任何能够实现连接且可拆卸的紧固结构。
需要说明的是，边缘导热部22和辅助导热结构60的具体结构并不限于此，在其它实施方式中，边缘导热部22可以采用其它能够实现连接加热盘10和冷却主体部21并实现两者间的导热的结构，辅助导热结构60可以采用其它能够实现增大传热面积的结构。
例如，如图5所示，在另一些实施例中，边缘导热部22仅包括第一导热筒部221，第一导热筒部221的一端与加热盘10密封连接，另一端直接与冷却主体部21的边缘连接。辅助导热结构60仅包括第二导热筒部61，第二导热筒部61套设在第一导热筒部221的外侧，并与第一导热筒部221之间通过紧固件连接。其中，为了减小紧固件对于传热面积的影响，可以使紧固件的内侧端部不凸出于第一导热筒部221的周向内壁，并使紧固件的外侧端部不凸出于第二导热筒部61的周向外壁。
如图3和图4所示，在一些实施例中，加热盘10朝向冷却盘20的一侧的边缘设有第一环形台阶部111。具体地，第一环形台阶部111通过在加热盘10的边缘处开设凹槽形成，该第一环形台阶部111包括朝向冷却盘20的第一环形台阶面和朝向加热盘10周向外侧的第二环形台阶面，第一环形台阶面与第二环形台阶面相互连接，优选为相互垂直连接。第一导热筒部221背离冷却主体部21的一端连接于第一环形台阶部111内。优选地，第一导热筒部221的上述端部的内壁与第二环形台阶面相贴合，该端部的顶壁与第一环形台阶面相贴合，并在上述贴合处通过焊接连接，例如通过电子束焊进行焊接，电子束焊具有变形小、熔深深等优点。当辅助导热结构60连接于边缘导热部22时，第二导热筒部61背离冷却主体部21的一端位于第一环形台阶部111内，且第二导热筒部61的周向外壁与加热盘10的周向外壁平齐。
另外，在加热盘10至冷却主体部21的方向上，第一导热环部222的尺寸小于冷却主体部21的尺寸，也就是说，第一导热环部222沿该方向的厚度小于冷却主体部21沿该方向的厚度，以在第一导热环部222的外侧形成第二环形台阶部23。具体地，第二环形台阶部23包括背离加热盘10的第三环形台阶面和朝向冷却盘20周向外侧的第四环形台阶面，第三环形台阶面与第四环形台阶面相互连接，优选为相互垂直连接。当辅助导热结构60连接于边缘导热部22时，第二导热环部62连接于第二环形台阶部23内，且第二导热环部62的外表面与冷却主体部21的外表面平齐。
当辅助导热结构60连接于边缘导热部22时，第二导热筒部61的周向外壁与加热盘10的周向外壁平齐、且第二导热环部62的外表面与冷却主体部21的外表面平齐，这样可以使加热盘10、冷却盘20以及辅助导热结构60构成的整体结构的形状及尺寸与现有的承载装置的主体部分(例如图2示出的现有承载装置的加热盘2-1和冷却盘2-2构成的整体结构)基本一致。由于承载装置的形状、尺寸等参数会影响到工艺腔室内的工艺环境，在对本发明的承载装置进行设计时，相比于现有的承载装置，应尽量避免引入变量，因此可以采用上述方式，将加热盘10、冷却盘20以及辅助导热结构60的整体结构的形状及尺寸设计为与现有的承载装置的对应部分基本一致。
当然，可以理解地，在另一些实施例中，当辅助导热结构60连接于边缘导热部22时，第二导热筒部61的周向外壁与加热盘10的周向外壁也可以不平齐，第二导热环部62的外表面与冷却主体部21的外表面同样也可以不平齐。例如，在图6所示的具体实施例中，第一导热环部222在加热盘10至冷却主体部21的方向上的厚度与冷却主体部21沿该方向的厚度相同，第二导热环部62与第一导热环部222的外侧表面贴合并连接，此时第二导热环部62便凸出于冷却主体部21的外表面。
需要说明的是，如图3和图4所示，在一些实施例中，当辅助导热结构60连接于边缘导热部22时，第一导热筒部221与第二导热筒部61紧密贴合，第一导热环部222与第二导热环部62紧密贴合，其中，第一导热筒部221的筒壁壁厚和第二导热筒部61的筒壁壁厚的总和基本与第一环形台阶部111的第一环形台阶面的宽度一致；第二导热环部62在加热盘10至冷却主体部21的方向上的厚度基本与第二环形台阶部23的第四环形台阶面的高度一致；第二导热环部62的宽度基本与第二环形台阶部23的第三环形台阶面的宽度一致。
进一步地，如图4和图7所示，在一些实施例中，辅助导热结构60还包括覆盖在第二导热筒部61和/或第二导热环部62朝向边缘导热部22的一侧上的柔性导热层63。当辅助导热结构60连接于边缘导热部22时，柔性导热层63与边缘导热部22紧密贴合。也就是说，此时柔性导热层63的一侧与第二导热筒部61和/或第二导热环部62接触并紧密贴合、另一侧与边缘导热部22接触并紧密贴合，柔性导热层63可以采用石墨等导热材料制成，通过柔性导热层63能够增强辅助导热结构60与边缘导热部22之间的热传导，保证热量均匀稳定传播。优选地，辅助导热结构60的第二导热筒部61和第二导热环部62朝向边缘导热部22的一侧表面(即第二导热筒部61的周向内壁面和第二导热环部62朝向第一导热环部222的环面)上均覆盖柔性导热层63。当然，在图中未示出的其它实施例中，柔性导热层63也可以仅设置在第二导热筒部61朝向边缘导热部22的一侧表面；或者，仅设置在第二导热环部62朝向边缘导热部22的一侧表面。
如图3和图4所示，在一些实施例中，加热盘10包括加热主体部11，加热主体部11背离隔离腔40的表面用于承载晶圆200，加热主体部11朝向隔离腔40的表面开设有容置槽，容置槽的开口朝向隔离腔40，容置槽用于容置加热元件13，加热元件13用于提供晶圆200进行工艺所需的热量。优选地，加热元件13包括加热丝，容置槽的槽宽与加热丝的直径相适配，容置槽均匀铺满整个加热主体部11，将加热丝填入容置槽后，填充钎料并进行钎焊，从而将加热丝固定于容置槽内。其中，采用钎焊的特殊焊接方式可以保证加热丝外壳不会受到破坏。
加热盘10还包括匀热部12，匀热部12贴合且固定于加热主体部11朝向隔离腔40的表面，并且匀热部12封堵容置槽的开口。匀热部12采用导热系数高的材料制作而成，例如可以采用铜制成，这样能够迅速对加热丝产生的热量进行均匀，使得加热盘10整体温度更加均匀。同时，匀热部12还可以封堵容置槽的开口，从而确保加热丝在使用过程中不会脱落。优选地，匀热部12呈圆盘状，匀热部12的直径小于加热主体部11的直径，且两者同心设置，匀热部12的厚度大致为4mm至6mm，匀热部12通过螺钉等紧固件固定在加热主体部11上。
如图3、图4以及图9所示，在一些实施例中，冷却盘20的内部设有冷却流道26，承载装置还包括与冷却流道26连通的第二管路，第二管路用于向冷却流道26通入第二流体介质。其中，第二流体介质的温度需要低于加热盘10的温度，当第二流体介质通入冷却流道26后，冷却盘20整体温度偏低，加热盘10上的热量会通过前述的热交换、热辐射、边缘接触导热等方式传递至冷却盘20，并最终被第二流体介质带走，进而实现对加热盘10的冷却降温。
需要说明的是，第二流体介质的具体类型并不作限定，可以为冷却液体(例如冷却水、冷却剂等)或者冷却气体。由于加热盘10与冷却盘20之间存在隔离腔40，冷却流道26与隔离腔40应进行分隔，因此冷却流道26为密闭流道。例如，在图中示出的具体实施例中，冷却盘20朝向隔离腔40的表面开设有流道凹槽，流道凹槽的开口通过焊接等方式连接有流道挡板27，流道挡板27封堵流道凹槽的开口，从而形成密闭的冷却流道26。另外，为了使第二流体介质能够进行流动，第二管路包括输入管路91和回流管路92，输入管路91和回流管路92分别与冷却流道26连通，第二流体介质由输入管路91通入冷却流道26，并携带着热量由回流管路92流出。
如图3和图4所示，在一些实施例中，承载装置还包括安装座30，承载装置的其余结构通过安装座30安装至工艺腔室的腔壁上。具体地，安装座30包括转接套31、连接盘32、安装筒33、波纹管34以及连接法兰35。其中，转接套31、连接盘32以及安装筒33沿靠近冷却盘20至远离冷却盘20的方向依次设置，转接套31的两端分别与冷却盘20和连接盘32焊接，连接盘32与安装筒33焊接，此时转接套31、连接盘32以及安装筒33三者连接为一个整体，且三者的内部空间构成容置腔。波纹管34和连接法兰35均套设在安装筒33的外侧，波纹管34的两端分别与连接盘32和连接法兰35连接。连接法兰35用于与工艺腔室的腔壁连接，且安装筒33由连接法兰35处穿出至工艺腔室的外部，以使上述容置腔与工艺腔室的外部环境连通。
通过上述波纹管34的伸缩能够使转接套31、连接盘32以及安装筒33整体相对于工艺腔室的腔壁进行移动，从而改变加热盘10和冷却盘20与工艺腔室的腔壁之间的距离。同时，上述安装座30采用波纹管34及其相关结构，还可以在进行上述移动过程中保证工艺腔室内部环境与容置腔(即外部环境)之间的动密封。由于采用波纹管实现动密封的具体结构为常规结构，在此不再赘述。
另外，输入管路91、回流管路92以及第一管路50均穿设在上述容置腔中，输入管路91、回流管路92以及第一管路50的一端均与冷却盘20焊接，另一端沿着容置腔穿出至工艺腔室的外部。承载装置还包括测温电偶，测温电偶同样穿设在容置腔中，测温电偶的一端与加热盘10焊接连接，另一端用于与信号采集装置等外部装置进行连接，从而能够实时检测到加热盘10的温度，进而便于进行控温。
如图3、图4以及图8所示，在一些实施例中，承载装置还包括多个隔离件80，多个隔离件80位于匀热部12与冷却盘20之间，通过多个隔离件80能够对匀热部12和冷却盘20进行支撑隔离，以使加热盘10与冷却盘20保持一定缝隙。如果不设置匀热部12，将隔离件80直接与加热主体部11接触配合，为了隔离件80不触碰到加热元件13，隔离件80的分布方式必然会受到一定限制。而在本实施例中，隔离件80直接与匀热部12相配合，不用担心触碰到加热元件13，从而使多个隔离件80的分布方式不受此限制，能够按照更为合理的方式进行布置。其中，多个隔离件80与匀热部12和冷却盘20的配合方式并不作限定，可以为每个隔离件80设置于冷却盘20上，且该隔离件80与匀热部12接触配合，或者，也可以为每个隔离件80设置于匀热部12上，且该隔离件80与冷却盘20接触配合。
如图2所示，在现有的承载装置中，隔热环2-8的上、下环面分别与加热盘2-1、冷却盘2-2面接触，另外，加热盘2-1和冷却盘2-2之间还会设有一些有利于传热的翅片结构，这些翅片结构也会与加热盘2-1和冷却盘2-2均接触。相比于加热盘2-1和冷却盘2-2之间由于缝隙的存在而未接触的位置，上述接触的位置的传热量较大，并且由于面接触会进一步增大传热量，从而导致局部范围温度差异较大，加热盘2-1承载的晶圆的受热不均匀，影响工艺结果。
为了解决这一问题，本实施例的承载装置的隔离件80与冷却盘20或匀热部12的接触配合设置为点接触配合，这样能够尽量减小接触面积，从而缩小上述接触位置与匀热部12和冷却盘20由于缝隙而未接触的位置之间的温度差异，使加热盘10的温度更为均匀。隔离件80具有相对设置的自由端和固定端，固定端用于与匀热部12和冷却盘20中的一个连接固定，自由端用于与匀热部12和冷却盘20中的另一个点接触配合。优选地，隔离件80采用能够保证支撑强度的材料(例如不锈钢材料)制成，自由端具有半球面，通过半球面实现点接触配合。
进一步地，如图8所示，在一些实施例中，冷却盘20朝向隔离腔40的表面开设有多个安装槽24，多个安装槽24与多个隔离件80一一对应。承载装置还包括固定结构25，每个隔离件80通过固定结构25固定于相应的安装槽24中。其中，固定结构25与安装槽24可拆卸连接，且当固定结构25与安装槽24连接后，固定结构25能够与隔离件80相配合以将该隔离件80压紧至安装槽24中。上述隔离件80的安装方式更为简单，固定连接可靠，且拆卸方便。需要注意的是，固定结构25与安装槽24的可拆卸连接方式、固定结构25与隔离件80的配合方式并不作限定。
例如，在图8示出的具体实施例中，隔离件80的固定端的周向侧壁上设有朝向自由端的第一限位台阶面81，固定结构25设有穿设通孔，穿设通孔的孔壁上设有第二限位台阶面251，隔离件80穿设于穿设通孔中，且第一限位台阶面81与第二限位台阶面251相贴合。其中，第一限位台阶面81和第二限位台阶面251优选为呈环形。固定结构25的周向侧壁与安装槽24的槽壁之间螺纹连接。当固定结构25与安装槽24连接后，通过第一限位台阶面81与第二限位台阶面251相贴合以及安装槽24的槽底与固定端的端面相贴合，使固定结构25将隔离件80压紧至安装槽24中。
在一些实施例中，根据多个隔离件80的支撑强度、是否能够有效地保持加热盘10和冷却盘20之间缝隙、对于温度均匀性的影响等因素，对多个隔离件80的分布方式进行合理设计。具体地，如图9所示，多个隔离件80被划分为多组，每组包括至少两个隔离件80，在每组隔离件80中，各个隔离件80沿周向间隔布置，多组隔离件80之间沿径向间隔布置。在图中示出的具体实施方式中，多个隔离件80被划分为两组，第一组隔离件80包括三个隔离件80，且第一组隔离件80位于靠近冷却盘20中心的位置，第二组隔离件80包括四个隔离件80，且第二组隔离件80位于靠近冷却盘20边缘的位置。需要说明的是，在对多个隔离件80的分布进行设计时，需要避开冷却盘20上的一些结构。
例如，如图3、图4以及图9所示，在一些实施例中，在加热盘10至冷却盘20的方向上，每个隔离件80的投影与冷却流道26的投影相互错开。也就是说，每个隔离件80需要避开冷却盘20设置有冷却流道26的位置，图9中能够明显看出每个隔离件80与封堵冷却流道26的流道挡板27之间的位置关系，这样更加便于隔离件80的安装，并且避免隔离件80的安装与冷却流道26之间发生干涉。另外，冷却盘20的边缘还设有避让凹部28，避让凹部28用于避让传递晶圆200的机械手，每个隔离件80在设置时也应该避开上述避让凹部28。
本发明还提供了一种半导体工艺设备。在一些实施例中，半导体工艺设备包括工艺腔室和设置在工艺腔室内的承载装置，承载装置为上述的承载装置。上述承载装置可以兼容较低的工艺温度范围和较高的工艺温度范围，承载装置通过第一管路50选择性地向隔离腔40通入第一流体介质，就能够实现适用于较高的工艺温度范围和较低的工艺温度范围，并且在上述两个工艺温度范围进行切换时，无需整体拆卸并更换承载装置，不但节省了设备成本，还避免了拆卸、更换承载装置所耗费的时间及人力，有利于节省时间及人力成本。
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)

1.一种承载装置，用于半导体工艺设备，其特征在于，所述承载装置包括：
加热盘，用于承载并加热晶圆；
冷却盘，用于对所述加热盘进行降温，所述冷却盘包括冷却主体部和边缘导热部，其中，所述冷却主体部与所述加热盘间隔设置，所述边缘导热部设置于所述冷却主体部的边缘且沿所述冷却主体部的周向延伸一周，所述边缘导热部与所述加热盘密封连接，以在所述冷却盘与所述加热盘之间形成隔离腔；
第一管路，与所述隔离腔连通，用于选择性地向所述隔离腔通入第一流体介质，当所述第一管路向所述隔离腔通入所述第一流体介质时，所述第一流体介质在所述隔离腔内的流动能够辅助所述冷却盘对所述加热盘进行降温；
其中，当所述第一管路未向所述隔离腔通入所述第一流体介质时，所述承载装置用于较高的工艺温度范围；
当所述第一管路向所述隔离腔通入所述第一流体介质时，所述承载装置用于较低的工艺温度范围。
2.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，
所述边缘导热部包括第一导热筒部，所述第一导热筒部沿所述加热盘至所述冷却主体部的方向延伸设置，且所述第一导热筒部的两端分别与所述加热盘和所述冷却主体部连接；
所述承载装置还包括辅助导热结构，所述辅助导热结构可拆卸地连接于所述边缘导热部，所述辅助导热结构包括第二导热筒部，当所述辅助导热结构连接于所述边缘导热部时，所述第二导热筒部套设在所述第一导热筒部的周向外侧，且所述第二导热筒部的两端分别与所述加热盘和所述冷却主体部相配合并能够进行传热，以使所述第二导热筒部能够增大由所述加热盘至所述冷却主体部的传热面积。
3.根据权利要求2所述的承载装置，其特征在于，
所述边缘导热部还包括第一导热环部，所述第一导热环部连接在所述第一导热筒部背离所述加热盘的一端，且沿所述第一导热筒部的径向向内凸出，所述第一导热筒部通过所述第一导热环部与所述冷却主体部连接；
所述辅助导热结构还包括第二导热环部，所述第二导热环部连接在所述第二导热筒部的一端，且沿所述第二导热筒部的径向向内凸出，当所述辅助导热结构连接于所述边缘导热部时，所述第二导热环部位于所述第一导热环部的外侧，且所述第二导热环部与所述第一导热环部之间通过紧固件进行连接。
4.根据权利要求3所述的承载装置，其特征在于，
所述加热盘朝向所述冷却盘的一侧的边缘设有第一环形台阶部，所述第一导热筒部背离所述冷却主体部的一端连接于所述第一环形台阶部内，当所述辅助导热结构连接于所述边缘导热部时，所述第二导热筒部背离所述冷却主体部的一端位于所述第一环形台阶部内，且所述第二导热筒部的周向外壁与所述加热盘的周向外壁平齐；
在所述加热盘至所述冷却主体部的方向上，所述第一导热环部的尺寸小于所述冷却主体部的尺寸，以在所述第一导热环部的外侧形成第二环形台阶部，当所述辅助导热结构连接于所述边缘导热部时，所述第二导热环部连接于所述第二环形台阶部内，且所述第二导热环部的外表面与所述冷却主体部的外表面平齐。
5.根据权利要求3或4所述的承载装置，其特征在于，所述辅助导热结构还包括覆盖在所述第二导热筒部和/或所述第二导热环部朝向所述边缘导热部的一侧上的柔性导热层，当所述辅助导热结构连接于所述边缘导热部时，所述柔性导热层与所述边缘导热部紧密贴合。
6.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，
所述加热盘包括加热主体部和匀热部，其中，所述加热主体部朝向所述隔离腔的表面开设有容置槽，所述容置槽用于容置加热元件，所述匀热部贴合且固定于所述加热主体部的该表面，所述匀热部封堵所述容置槽的开口；
所述承载装置还包括多个隔离件，多个所述隔离件位于所述匀热部与所述冷却盘之间，每个所述隔离件设置于所述匀热部和所述冷却盘中的一个上，且该所述隔离件与所述匀热部和所述冷却盘中的另一个点接触配合。
7.根据权利要求6所述的承载装置，其特征在于，所述冷却盘朝向所述隔离腔的表面开设有多个安装槽，多个所述安装槽与多个所述隔离件一一对应，所述承载装置还包括固定结构，每个所述隔离件通过所述固定结构固定于相应的所述安装槽中，其中，所述固定结构与所述安装槽可拆卸连接，且当所述固定结构与所述安装槽连接后，所述固定结构能够与所述隔离件相配合以将该隔离件压紧至所述安装槽中。
8.根据权利要求7所述的承载装置，其特征在于，
所述隔离件具有相对设置的自由端和固定端，所述自由端用于与所述匀热部点接触配合，所述固定端的周向侧壁上设有朝向所述自由端的第一限位台阶面，所述固定结构设有穿设通孔，所述穿设通孔的孔壁上设有第二限位台阶面，所述隔离件穿设于所述穿设通孔中，且所述第一限位台阶面与所述第二限位台阶面相贴合，
所述固定结构的周向侧壁与所述安装槽的槽壁之间螺纹连接，且当所述固定结构与所述安装槽连接后，通过所述第一限位台阶面与所述第二限位台阶面相贴合以及所述安装槽的槽底与所述固定端的端面相贴合，使所述固定结构将所述隔离件压紧至所述安装槽中。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的承载装置，其特征在于，
所述冷却盘的内部设有冷却流道，在所述加热盘至所述冷却盘的方向上，每个所述隔离件的投影与所述冷却流道的投影相互错开；和/或，
多个所述隔离件被划分为多组，每组包括至少两个所述隔离件，在每组所述隔离件中，各个所述隔离件沿周向间隔布置，多组所述隔离件之间沿径向间隔布置。
10.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括工艺腔室和设置在所述工艺腔室内的承载装置，所述承载装置为权利要求1至9中任一项所述的承载装置。
CN202210087821.8A 2022-01-25 2022-01-25 承载装置及半导体工艺设备 Active CN114446833B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210087821.8A CN114446833B (zh) 2022-01-25 2022-01-25 承载装置及半导体工艺设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210087821.8A CN114446833B (zh) 2022-01-25 2022-01-25 承载装置及半导体工艺设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114446833A CN114446833A (zh) 2022-05-06
CN114446833B true CN114446833B (zh) 2023-03-24

Family

ID=81369982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210087821.8A Active CN114446833B (zh) 2022-01-25 2022-01-25 承载装置及半导体工艺设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114446833B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115410978B (zh) * 2022-08-29 2023-08-18 北京北方华创微电子装备有限公司 静电卡盘和半导体工艺设备
CN117286474B (zh) * 2022-12-28 2024-06-21 无锡至辰科技有限公司 一种高温金属外壳晶圆加热器及其加工方法
CN116666321B (zh) * 2023-07-25 2023-10-27 天津中科晶禾电子科技有限责任公司 一种温度保持装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112509954A (zh) * 2021-02-04 2021-03-16 北京中硅泰克精密技术有限公司 半导体工艺设备及其承载装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108987323B (zh) * 2017-06-05 2020-03-31 北京北方华创微电子装备有限公司 一种承载装置及半导体加工设备
KR102439617B1 (ko) * 2017-06-27 2022-09-05 주식회사 미코세라믹스 본딩 헤드 및 이를 갖는 본딩 장치
CN110767567B (zh) * 2018-07-25 2022-03-22 北京北方华创微电子装备有限公司 反应腔室和半导体热处理设备
CN111477569B (zh) * 2020-04-10 2024-02-27 北京北方华创微电子装备有限公司 一种半导体设备中的加热装置及半导体设备
CN112053975A (zh) * 2020-07-02 2020-12-08 北京华卓精科科技股份有限公司 用于晶圆键合的键合盘以及晶圆键合装置
CN214736063U (zh) * 2021-03-29 2021-11-16 鑫天虹(厦门)科技有限公司 可调整晶圆温度的承载盘及薄膜沉积装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112509954A (zh) * 2021-02-04 2021-03-16 北京中硅泰克精密技术有限公司 半导体工艺设备及其承载装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN114446833A (zh) 2022-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114446833B (zh) 承载装置及半导体工艺设备
TWI533399B (zh) Electrostatic chuck and plasma processing equipment
CN101809717B (zh) 用于等离子处理设备的喷头电极总成的温度控制模块
US20230230858A1 (en) Heating device and semiconductor processing apparatus
KR20100003135A (ko) 냉각 매니폴드를 가지는 전지모듈 및 전지모듈의 냉각방법
KR102641209B1 (ko) 라이닝 냉각 어셈블리, 반응 챔버 및 반도체 가공 디바이스
CN109735814B (zh) 磁控溅射反应腔室的冷却组件及其磁控溅射设备
CN109687089B (zh) 一种高效复合热控装置
CN104377155A (zh) 静电卡盘以及等离子体加工设备
US20020100417A1 (en) Heating-type trap device and film-deposition apparatus
CN110603630B (zh) 用于旋转基座的快速断接电阻温度检测器组件
CN209890728U (zh) 磁控溅射反应腔室的冷却组件及其磁控溅射设备
CN210805705U (zh) 工艺腔室及半导体加工设备
US20170140906A1 (en) Cooling water jet pack for high power rotary cathodes
CN110108141B (zh) 平板蒸发器及应用该平板蒸发器的回路热管
CN111503430B (zh) 半导体工艺腔室
KR20180055721A (ko) 스테이지 및 기판 처리 장치
JPH04116437A (ja) フランジ付き差圧測定装置
CN114709510B (zh) 一种电池包体组成
JP2000095199A (ja) 温度コントロールベースプレート
CN111435750B (zh) 一种中温燃料电池的散热装置
CN219203089U (zh) 下电极结构及半导体工艺设备
CN109737688B (zh) 基于环形制冷片的制冷模块和管内流体快速冷却装置
CN220984501U (zh) 承载装置和半导体工艺设备
CN220544213U (zh) 一种用于有源相控天线阵面散热的复合水冷板

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant