CN117832156A - 半导体处理用支架装置和半导体处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半导体处理用支架装置和半导体处理设备，半导体处理用支架装置包括：底座和承载层，底座顶部设有凹陷结构，以利用容纳并承载更多待处理物；承载层包括若干承载部和一一对应可拆卸连接各承载部底部的支撑柱；各支撑柱设于底座顶面并围绕凹陷结构间隔排布；各承载部围成有与凹陷结构内相通的中空区域，各承载部之间具有间距；各承载部包括承载面，各承载面的高度相同并围绕凹陷结构中心轴线排布，以能够提供稳定支撑且通过非连续的面支撑方式能够使待处理物的绝大部分表面特别是顶面和侧面充分露出，并使得各载具之间的空间和中空区域是相通的，有利于气态处理介质的流通，从而有利于对露出表面进行高质量处理并提高处理效率。

Description

半导体处理用支架装置和半导体处理设备

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体处理用支架装置和半导体处理设备。

背景技术

半导体加工领域常用的诸如石墨盘由于使用需求大，使用频次高以及成本高需要进行清洁处理以供重复利用。石墨盘由于长期暴露在沉积工艺环境中，表面沉积物如不进行及时处理会影响后续的成膜质量。通常使用氯气等反应性气体作为和石墨盘相接触的反应介质对石墨盘进行烘烤，该反应气体在烘烤温度以及合适的烘烤压力下能够与石墨盘表面的沉积物进行反应，使石墨盘表面的沉积物剥离。

由于石墨盘表面沉积物绝大多数分布在承载面以及侧面，而且正是这部分区域的沉积物在沉积工艺的温度和压力下一旦剥离，很容易在气体流场的作用下落在晶圆表面从而影响成膜质量。现有技术的石墨盘烘烤架通常是沿水平方向设置系列卡槽，各石墨盘卡在卡槽中使其承载面(即用于承载晶圆的一面)垂直于水平面。上述卡槽卡设的方式遮挡了石墨盘的部分顶面和部分侧面，使得沉积物去除不完全。

另外，对于晶圆沉积而言，由于晶圆底面和下方的石墨盘贴合，沉积发生在顶面和侧面。当晶圆顶面沉积薄膜质量不符合要求，如能通过反应性介质，例如反应气体与薄膜反应使薄膜剥离晶圆，就能实现晶圆的重复利用。

因此，有必要开发一种新型的半导体处理用支架装置以解决现有技术存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体处理用支架装置及具有该半导体处理用支架装置的半导体处理设备，提高装载利用率，并在稳定支撑的同时能提高对待处理物表面的处理质量和处理效率。

一方面，本发明提供一种半导体处理用支架装置，包括：

底座，顶部设有凹陷结构；

承载层，包括若干承载部和一一对应可拆卸连接各所述承载部底部的支撑柱；

各所述支撑柱设于所述底座顶面并围绕所述凹陷结构间隔排布；

各所述承载部围成有与所述凹陷结构内相通的中空区域，各所述承载部之间具有间距；

各所述承载部包括承载面，各所述承载面的高度相同并围绕所述凹陷结构轴线间隔排布以通过与待处理物边部的部分底面之间的面接触承托所述待处理物。

另一方面，本发明还提供了一种半导体处理设备，包括处理腔室，所述处理腔室内容纳有所述半导体处理用支架装置，使所述半导体处理用支架装置沿所述处理腔室的轴向延伸。

本发明所述半导体处理用支架装置和所述半导体处理设备的有益效果均在于：底座顶部设有凹陷结构能够承载更多待处理物以提高装载利用率。承载层包括若干承载部和一一对应可拆卸连接各所述承载部底部的支撑柱，各所述承载部的承载面的高度相同并围绕凹陷结构中心轴线排布能够提供稳定支撑且通过非连续的面支撑方式能够使待处理物的绝大部分表面特别是顶面和侧面充分露出，各所述支撑柱设于所述底座顶面并围绕所述凹陷结构间隔排布，各所述承载部围成有与所述凹陷结构内相通的中空区域，各所述承载部之间具有间距，使得各载具之间的空间和中空区域是相通的，有利于气态处理介质的流通，从而有利于对露出表面进行高质量处理并提高处理效率。

可选的，所述凹陷结构内悬设有架体和/或栅格承载结构。

可选的，所述架体与所述凹陷结构内壁之间设有至少一栅格承载结构。

可选的，所述底座侧壁开设有与所述凹陷结构相通的至少一侧壁镂空结构。

可选的，所述承载层数量至少为2，沿所述底座轴向相邻的所述承载部之间通过一所述支撑柱可拆卸连接，各所述载具中的所述支撑柱相较于对应可拆卸连接的所述承载部上的所述承载面而言沿径向远离所述中空区域。

可选的，同一所述承载层中，各所述承载面的高度相同。

可选的，不同所述承载层的位于同一侧的至少部分所述支撑柱同轴。

可选的，沿所述底座轴向相邻的所述承载部与所述支撑柱之间可拆卸转动连接。

可选的，所述承载部顶部包括第一面、高度低于所述第一面的承载面以及位于所述第一面和承载面之间且分别连接所述第一面和所述承载面的第三面以组成台阶结构，所述第一面相较所述承载面沿径向远离所述凹陷结构轴线以用于可拆卸设置另一所述支撑柱。

可选的，所述的半导体处理用支架装置，还包括设于至少一所述承载层的镂空承托板，同一所述承载层中的至少部分所述支撑柱贯穿一所述镂空承托板的边部，或者所述镂空承托板的边部为同一所述承载层的各承载面所承托。

可选的，所述的半导体处理用支架装置，还包括设于至少一所述承载层的遮蔽板，同一所述承载层中的至少部分所述支撑柱贯穿一所述遮蔽板的边部，或者所述遮蔽板的边部为同一所述承载层的至少部分承载面所承托。

可选的，所述遮蔽板中部凸起，且外径自上而下增大。

可选的，同一所述承载层的相邻所述支撑柱之间由加强结构连接。

可选的，所述的半导体处理用支架装置，还包括安全装置，所述安全装置可拆卸设于所述底座顶部并围绕所述承载层。

附图说明

图1为本发明提供第一种半导体处理用支架装置的结构示意图；

图2为本发明提供一种承载部的结构示意图；

图3为本发明提供一种支撑柱的结构示意图；

图4为本发明提供第二种半导体处理用支架装置的结构示意图；

图5为本发明提供第三种半导体处理用支架装置的结构示意图；

图6为本发明提供一种底座的结构示意图；

图7为本发明提供另一种底座的结构示意图；

图8为本发明提供2个载具与镂空承托板之间的一种装配结构示意图；

图9为本发明提供2个载具与镂空承托板之间的另一种装配结构示意图；

图10为本发明提供第一种镂空承托板结构示意图；

图11为本发明提供第二种镂空承托板结构示意图；

图12为本发明提供2个载具和遮蔽板之间的一种装配结构示意图；

图13为本发明提供2个载具和遮蔽板之间的另一种装配结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

本发明实施例提供一种半导体处理用支架装置，如图1所示包括底座1和若干载具2。底座1顶面开设凹陷结构11。凹陷结构11是顶面开口的结构。若干载具2设于底座1顶面并围绕凹陷结构11间隔排布使得相邻载具2之间具有间距以利于气态处理介质流通。各载具2的顶部围成有中空区域(图中未标示)。

参照图1至图3，载具2包括承载部22和可拆卸连接所述承载部22底部的支撑柱23，各承载部22围成有中空区域(图中未标示)，各支撑柱23设于底座1顶面并围绕凹陷结构11间隔排布。具体的，承载部22顶部包括第一面221、高度低于第一面221的承载面222以及位于第一面221和承载面222之间且分别连接第一面221和承载面222的第三面223以组成图2所示的台阶结构。各承载部22的沿底座1径向朝向底座1轴线的侧壁面224所围成的区域为中空区域。各承载面222的高度相同并围绕凹陷结构11。

进一步的，各支撑柱23设于底座1顶面并围绕凹陷结构11间隔排布，对应可拆卸连接于对应支撑柱23顶部的各承载部22通过面接触承载待处理物，此种设计简化了本半导体处理用支架装置整体结构，减轻了本半导体处理用支架装置整体重量。

进一步的，利用承载部22的顶面实现面接触承载，方便取放待处理物，包括晶圆和重量大的石墨盘；而非像现有技术中采用插取方式实现对待处理物的取放(不适合重量大的石墨盘)，因此本半导体处理用支架装置应用范围更广泛，普适性更强。特别是待处理物3边部的部分底面被各所述承载部22的承载面222所承载，能够使待处理物3的顶面全部露出。而通过控制承载面222的径向长度可以使待处理物3侧壁与第三面223之间存在间距且能保证支撑稳定性，这样待处理物3的侧壁也能够完全暴露出来，有利于气体处理介质对待处理物3表面进行最大程度的清洁处理。

参照图2至图4，承载部22和相邻支撑柱23经对应的第一面221可拆卸连接。支撑柱23的上下两端设有定位凸台(图中未标示)，承载部22上设有定位孔，定位凸台(图中未标示)嵌在定位孔中，实现承载部22与支撑柱23的可拆卸连接。

一些实施例中，支撑柱23和承载部22之间以螺纹连接的方式实现可拆卸连接。

一些实施例中，若干载具组成一承载层，所述承载层的数目至少为2。参照图5和图6，设置在底座1顶面上的各支撑柱23为第一层支撑柱层，第一支撑柱层的各支撑柱23所分别对应连接的各承载部22组成了第一承载层，第一支撑柱层和第一承载层共同组成了一个承载层。各承载层沿底座1轴向顺次可拆连接以实现多待处理物3的同步处理，提高了处理效率。

当所述载具2数目至少为2，相邻载具2可拆层设。

参照图1和图5，沿底座1轴向相邻的承载部22之间通过一支撑柱23可拆卸连接。

在一实施例中，承载部22与对应的支撑柱23之间还转动连接。例如在将同一层的若干承载部22上所承载的相应待处理物取走后，可以不拆除该承载部22和支撑柱23，而是通过转动该承载部22至合适的位置，再将下面的待处理物完全暴露出来，实现从顶部下探方式将下面的待处理物取走，方便了取放待处理物。

参照图1至图4，单个载具2中的支撑柱23相较于对应连接的承载部22上的承载面222而言更加远离由各侧壁面224所围成的中空区域，使得待处理物3为同一层的各承载面222所承托后，进一步参照图5，设置在这些同层承载面222上方的各支撑柱23会围绕在待处理物3的外面，从而进一步对待处理物3起到限位作用。

一些实施例的同一所述承载层中，各所述承载面222的高度相同，以有利于水平稳定支撑。

一些实施例中，不同承载层的位于同一侧的至少部分23支撑柱同轴以有利于平稳支撑。参照图5，位于凹陷结构11同一侧且沿凹陷结构11轴向相邻的各支撑柱23同轴。

一些实施例中，参照图6和图7，凹陷结构11内悬设有架体111。具体的，架体111由多个支架161交汇组成，各支架161相交汇位于凹陷结构11的中部。

进一步的，凹陷结构11内还与中空区域相通。凹陷结构11内由架体111所分隔形成的区域内可用于承载放置小尺寸的待处理物，例如小尺寸石墨盘，有效利用了底座1内的空间，提高了装载利用率。

进一步的，当待处理物种类不同，而处理工艺，例如通过同一气体介质进行热烘的工艺相同，例如可同时处理晶圆和石墨盘。在这种应用场景下，底座1内的凹陷结构11内，以及距离凹陷结构11最近的至少一顺次层设的各承载层可用于承载石墨盘，而其他上面的承载层用来承载晶圆；或者凹陷结构11内承载石墨盘，各承载层承载晶圆。

一些实施例中，参照图7，架体111与凹陷结构11内壁之间设有至少一栅格承载结构151。具体的，架体111的各支架161在底座1中部交汇，并沿不同方向延伸至与底座1内侧壁相接。各栅格承载结构151位于相邻的支架161与位于相邻支架161两端之间的底座1的内壁部分之间，相邻支架161和位于该相邻支架161两端之间的底座1的内壁部分构成了底部实体区。第二待处理物，例如小石墨盘可分别放置在各栅格承载结构151顶面上。

一些实施例中，栅格承载结构151边缘连接对应支架161侧壁中部以及对应底座1内侧壁中部以实现悬设，使栅格承载结构151高度小于架体111高度，从而使栅格承载结构151上方和下方之间可实现气体流通空间有利于处理气体的流通和最大程度接触并作用于所对应放置的待处理物底面，提高处理质量及处理效率。

一些实施例中，参照图7，底座1侧壁开设与凹陷结构11相通的至少一侧壁镂空结构12，可进一步加强处理介质的流通能力促进处理介质与待处理物表面充分接触，提高对加工质量及效率。

在一实施例中，当承载层数目至少为2，半导体处理用支架装置还包括设于至少一所述承载层的镂空承托板以承载小尺寸待处理物3。

一些实施例中，同一所述承载层中的支撑柱贯穿一镂空承托板的边部。参照图8，以同一层且径向相对的两个载具2支撑镂空承托板5为例，由于承载部22和支撑柱23之间是可拆连接，装配镂空承托板5时，将承载部22取下，将镂空承托板5套设在各支撑柱23外使支撑柱23贯穿镂空承托板5的边部。在一些具体的实施例中，镂空承托板5套设于各支撑柱23后能相对各支撑柱23静止并呈水平支撑状态，以及位于沿支撑柱23轴向相邻的承载部22之间。该镂空承托板5可用于承载至少一待处理物，有效增加了承载利用空间。特别是在一些情况下，如果待处理物3的尺寸不能满足放置在凹陷结构11内的要求，也不能满足通过同一层的各承载部22来实现支撑，可以通过镂空承托板5进行承载。

一些实施例中，镂空承托板5的边部为同一所述承载层的各承载面222所承托.参照图8和图9，以同一层且径向相对的两个载具2支撑镂空承托板5为例，镂空承托板5边部接触同一层的各承载部22的承载面222。

一些具体的实施例中，镂空承托板5的结构可以如图10至图11所示。镂空承托板5的边部设有若干支架孔51，中部设有4个顶部镂空区121，各顶部镂空区121为顶部实体区122所包围。在装配过程中，镂空承托板5通过各支架孔51套设于对应支撑柱23，从而位于沿底座1轴向相邻的承载部22之间。各顶部镂空区121可承载小尺寸的待处理物3，例如小石墨盘。

一些实施例中，顶部镂空区121的数量至少为1。具体的数量和分布可根据使用需求进行灵活调整。

在热处理过程中杂质从上一层的待处理物表面剥落会落到下一层待处理物表面，处理腔室顶部掉落的杂质也会落在待处理物上。当待处理物对清洁程度的要求高，例如待处理物为晶圆，会造成二次污染情况。在一实施例中，当承载层数目至少为2，半导体处理用支架装置还包括设于至少一所述承载层的遮蔽板。利用遮蔽板遮挡住上一层掉落的杂质，或处理腔室顶部掉落的杂质。

一些实施例中，遮蔽板为平板，同一承载层中的支撑柱贯穿一所述遮蔽板的边部，具体实现方式请参见前述对图8的论述，所不同在于将镂空承托板5替换为遮蔽板。

一些实施例中，遮蔽板为平板，遮蔽板的边部为同一承载层的各承载面所承托，具体实现方式请参见前述对图9的论述，所不同在于将镂空承托板5替换为遮蔽板。

一些实施例中，遮蔽板中部凸起，至少部分外壁倾斜于同一承载层的各承载面。具体的，遮蔽板中部凸起且外径自上而下增大。

一些实施例中，同一所述承载层中的支撑柱贯穿一遮蔽板的边部。参照图12，以同一层且径向相对的两个载具2支撑遮蔽板21为例，由于承载部22和支撑柱23之间是可拆连接，装配遮蔽板21时，将承载部22取下，将遮蔽板21套设在各支撑柱23外使支撑柱23贯穿遮蔽板21的边部。在一些具体的实施例中，遮蔽板21套设于各支撑柱23后能相对各支撑柱23静止，以及位于沿支撑柱23轴向相邻的承载部22之间。

一些实施例中，遮蔽板21的边部为同一所述承载层的各承载面222所承托.参照图12和图13，以同一层且径向相对的两个载具2支撑遮蔽板21为例，遮蔽板21边部接触同一层的各承载部22的承载面222。

在一些实施例中，遮蔽板21具体可以呈锥形、圆锥台、棱锥、或棱锥台结构。

在一实施例中，同一承载层中，至少一组相邻所述支撑柱23之间由加强结构连接，以增强支撑能力和稳定性。例如，加强结构可以弧形板，其两端分别固定连接在相邻所述支撑柱23侧壁。

同时，本发明实施例还提供一种半导体处理设备，包括处理腔室，所述处理腔室内容纳有所述的半导体处理用支架装置，使所述半导体处理用支架装置沿所述处理腔室的轴向延伸。本半导体处理设备，基于此种半导体处理用支架装置的设计，在满足承载待处理物需求同时，充分利用了处理腔室中高度方向上的空间，提高了空间利用率，且利于处理介质从待处理物各表面处流通，提高了对待处理物的加工质量。

在一实施例中，半导体处理设备为烘烤设备，将晶圆或石墨盘放置在半导体处理用支架装置上，再将半导体处理用支架装置放置在处理腔室中，处理腔室中流通有气体处理介质，气体处理介质流向半导体处理用支架装置上的晶圆或石墨盘表面，结合烘烤作用，实现对晶圆或石墨盘表面的处理。

在一实施例中，所述的半导体处理用支架装置，还包括安全装置，所述安全装置可拆卸设于所述底座1顶部并围绕至少一所述载具2。该安全装置相当于把一个外套套在底座1顶部，把所述载具2以及其所承载的待处理物都围起来，实现对载具2及待处理物限位。在装载后运输的过程中，如果待处理物脱离了承载区域往外滑，这个安全装置可以起阻挡作用。且基于可拆卸设置，便于在运输到位后，将安全装置拆下。

在一实施例中，安全装置采用限位筒体，底座1上设有限位槽，在运输过程中，限位筒体的下端嵌在限位槽中。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (15)

1.一种半导体处理用支架装置，其特征在于，包括：

底座，顶部设有凹陷结构；

承载层，包括若干承载部和一一对应可拆卸连接各所述承载部底部的支撑柱；

各所述支撑柱设于所述底座顶面并围绕所述凹陷结构间隔排布；

各所述承载部围成有与所述凹陷结构内相通的中空区域，各所述承载部之间具有间距；

各所述承载部包括承载面，各所述承载面的高度相同并围绕所述凹陷结构轴线间隔排布以通过与待处理物边部的部分底面之间的面接触承托所述待处理物。

2.根据权利要求1所述的半导体处理用支架装置，其特征在于，所述凹陷结构内悬设有架体和/或栅格承载结构。

3.根据权利要求2所述的半导体处理用支架装置，其特征在于，所述架体与所述凹陷结构内壁之间设有至少一栅格承载结构。

4.根据权利要求1所述的半导体处理用支架装置，其特征在于，所述底座侧壁开设有与所述凹陷结构相通的至少一侧壁镂空结构。

5.根据权利要求1所述的半导体处理用支架装置，其特征在于，所述承载层数量至少为2，沿所述底座轴向相邻的所述承载部之间通过一所述支撑柱可拆卸连接，各所述载具中的所述支撑柱相较于对应可拆卸连接的所述承载部上的所述承载面而言沿径向远离所述中空区域。

6.根据权利要求5所述的半导体处理用支架装置，其特征在于，同一所述承载层中，各所述承载面的高度相同。

7.根据权利要求6所述的半导体处理用支架装置，其特征在于，不同所述承载层的位于同一侧的至少部分所述支撑柱同轴。

8.根据权利要求5所述的半导体处理用支架装置，其特征在于，沿所述底座轴向相邻的所述承载部与所述支撑柱之间可拆卸转动连接。

9.根据权利要求1所述的半导体处理用支架装置，其特征在于，所述承载部顶部包括第一面、高度低于所述第一面的承载面以及位于所述第一面和承载面之间且分别连接所述第一面和所述承载面的第三面以组成台阶结构，所述第一面相较所述承载面沿径向远离所述凹陷结构轴线以用于可拆卸设置另一所述支撑柱。

10.根据权利要求2所述的半导体处理用支架装置，其特征在于，还包括设于至少一所述承载层的镂空承托板，同一所述承载层中的至少部分所述支撑柱贯穿一所述镂空承托板的边部，或者所述镂空承托板的边部为同一所述承载层的各承载面所承托。

11.根据权利要求2所述的半导体处理用支架装置，其特征在于，还包括设于至少一所述承载层的遮蔽板，同一所述承载层中的至少部分所述支撑柱贯穿一所述遮蔽板的边部，或者所述遮蔽板的边部为同一所述承载层的至少部分承载面所承托。

12.根据权利要求11所述的半导体处理用支架装置，其特征在于，所述遮蔽板中部凸起，且外径自上而下增大。

13.根据权利要求1所述的半导体处理用支架装置，其特征在于，同一所述承载层的相邻所述支撑柱之间由加强结构连接。

14.根据权利要求1所述的半导体处理用支架装置，其特征在于，还包括安全装置，所述安全装置可拆卸设于所述底座顶部并围绕所述承载层。

15.一种半导体处理设备，其特征在于，包括处理腔室，所述处理腔室内容纳有权利要求1所述的半导体处理用支架装置，使所述半导体处理用支架装置沿所述处理腔室的轴向延伸。