CN106684029B - 承载装置及半导体加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种承载装置及半导体加工设备。该承载装置，包括托盘和盖板，所述托盘上设置有多个用于承载被加工工件的装片位，所述盖板与所述托盘配合，用以将被加工工件固定在二者之间，其特征在于，在所述托盘内设置有具有第一输出口和第二输出口的通气通道，所述第一输出口位于所述托盘上表面的所述装片位所在区域，所述第二输出口位于所述托盘上表面的与所述盖板叠置的区域。本发明提供的承载装置及半导体加工设备，不仅可以提高片间温度均匀性，而且还可以提高片内温度均匀性。

Description

承载装置及半导体加工设备
技术领域
本发明属于半导体设备加工技术领域，具体涉及一种承载装置及半导体加工设备。
背景技术
图形化蓝宝石衬底(Patterned Sapphire Substrate，以下简称PSS)是目前较为主流的提高蓝光LED出光效率的方法之一，该方法通常采用干法刻蚀技术对存在掩膜图形的蓝宝石衬底进行刻蚀，以在蓝宝石衬底上制作图形。感应耦合等离子体(Inductivelycoupled plasma，以下简称ICP)刻蚀设备是一种应用比较广泛的制作PSS衬底的设备，且在刻蚀工艺中，为了提高单次工艺的产能，通常采用承载装置将多个被加工工件传送至反应腔室内，以同时对多个被加工工件进行工艺加工。
目前，承载装置通常包括由金属制成的托盘、由石英制成的盖板和多个螺钉。其中，在托盘的上表面上设置有多个用于承载被加工工件的装片位，并且，在托盘内设置有贯穿托盘的冷却通道，冷却气体经由冷却通道输送至被加工工件的背面，以对位于装片位上的被加工工件进行冷却，在实际应用中，为防止冷却气体泄漏影响工艺，在被加工工件下表面的边缘区域和装片位相接触的区域设置有环绕被加工工件的密封圈；在盖板的上表面上，且与各个装片位相对应的位置处设置有贯穿其厚度的通孔，通孔的直径小于被加工工件的直径，盖板的下表面的靠近每个通孔周边的环形区域叠置在被加工工件上表面的边缘区域，用以将被加工工件固定在托盘上。
采用上述承载装置在实际应用中发现：托盘上的多个被加工工件的温度均匀性较差，即，片间温度均匀性差；并且，每个被加工工件的温度均匀性也较差，即，片内温度均匀性差。
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加工设备，不仅可以提高片间温度均匀性，而且还可以提高片内温度均匀性。
为解决上述问题之一，本发明提供了一种承载装置，包括托盘和盖板，所述托盘上设置有多个用于承载被加工工件的装片位，所述盖板与所述托盘配合，用以将被加工工件固定在二者之间，在所述托盘内设置有通气通道，所述通气通道具有第一输出口和第二输出口，所述第一输出口位于所述托盘上表面的所述装片位所在区域，所述第二输出口位于所述托盘上表面的与所述盖板叠置的区域。
优选地，在所述装片位的外圈区域设置有第一密封件，用于同时密封所述盖板与所述托盘之间的间隙以及所述被加工工件与所述托盘之间的间隙。
优选地，在所述托盘和所述盖板的外边缘之间设置有第二密封件，用于密封二者之间的间隙。
优选地，所述盖板为一整体式结构，所述第二密封件的数量为一个；或者，所述盖板包括多个子盖板，每个所述子盖板用于至少固定一个所述被加工工件，所述第二密封件的数量与所述子盖板的数量相同，且一一对应，每个所述第二密封件设置在所述托盘和所述子盖板的外边缘之间，用于密封二者之间的间隙。
优选地，在所述盖板为整体式结构时，所述盖板上设置有与所述装片位一一对应的通孔；在所述盖板包括多个子盖板时，每个所述子盖板上设置有与所述装片位对应的通孔；所述通孔下端面的内圈区域用于叠压在所述被加工工件的边缘区域；或者，所述通孔上设置有多个朝向孔内凸出的凸爪，多个所述凸爪沿所述通孔的周向间隔设置，每个凸爪用于叠压在所述被加工工件的边缘区域。
优选地，还包括用于承载所述托盘的卡盘，在所述卡盘内设置有与所述通气通道相连通的连接通道，所述连接通道与气源相连。
优选地，在所述盖板为整体式结构时，所述承载装置还包括压环，用于叠压在所述盖板的边缘区域，以将所述盖板和所述托盘压紧在所述卡盘上。
优选地，在所述托盘和所述卡盘的外边缘之间设置有第三密封件，用以密封二者之间的间隙。
优选地，所述第一密封件、所述第二密封件和所述第三密封件为密封圈。
作为另外一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，包括承载装置，所述承载装置采用本发明提供的上述承载装置。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的承载装置，其在托盘内设置有具有第一输出口和第二输出口的通气通道，第一输出口位于托盘上表面的装片位所在区域，第二输出口位于托盘上表面的与盖板对应的区域，在此情况下，借助冷却气体自该通气通道的第一输出口和第二输出口输出，可以分别实现对被加工工件和盖板进行冷却，这在盖板为整体式结构时，借助冷却气体对整个盖板进行热交换可改善盖板不同区域的温度差；在盖板为分体式结构(即，盖板包括多个子盖板)时，借助冷却气体对温度较高的子盖板进行冷却可改善不同子盖板的温度差，从而可以提高片间温度均匀性；另外，由于可以降低盖板的温度，因此，可以降低被加工工件的与盖板相接触位置和其他位置的温度差，从而可以提高片内温度均匀性。
本发明提供的半导体加工设备，其采用本发明另一技术方案提供的承载装置，不仅可以提高片内温度均匀性，而且还可以提高片间温度均匀性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的承载装置的局部剖视图；
图2为采用现有的承载装置进行工艺的盖板不同区域的温度示意图；
图3为采用图1所示的承载装置进行工艺的盖板不同区域的温度示意图；
图4为图1中第一密封件的立体结构示意图。
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加工设备进行详细描述。
图1为本发明实施例提供的承载装置的局部剖视图。请参阅图1，本发明实施例提供的一种承载装置包括托盘10和盖板11，托盘10上设置有多个用于承载被加工工件S的装片位，如图1所示的凸台，盖板11与托盘10配合，用以将被加工工件S固定在二者之间，具体地，在本实施例中，盖板11为一整体式结构，盖板11上设置有与装片位一一对应的通孔111，并且，通孔111上设置有多个朝向孔内凸出的凸爪112，多个凸爪112沿通孔的周向间隔设置，每个凸爪112用于叠压在被加工工件S的边缘区域。
为解决现有的承载装置存在的片间和片内温度均匀性差的技术问题，对现有的承载装置进行研究发现，产生上述问题的主要原因在于：盖板11的多个区域的温度差异较大，如图2所示，托盘10上放置了26个被加工工件S，分别记作1～26，盖板11的右上区域的温度范围为99～104℃，左下区域的温度范围在121～127℃，两个区域的温度差接近20℃，从而造成片间温度均匀性差；而由于盖板11的通孔111下端面的内圈区域与被加工工件S直接接触，其温度通过热传递效应会造成被加工工件的边缘区域的温度高于其他区域的温度，从而造成被加工工件的片内均匀性差。
为此，本发明实施例提供的承载装置，在托盘10内设置有通气通道101，通气通道101具有第一输出口和第二输出口，第一输出口位于托盘10上表面的装片位所在区域，第二输出口位于托盘10上表面的与盖板11叠置的区域。具体地，如图1所示，在本实施例中，通气通道101包括分别具有第一输出口和第二输出口的两条独立的通道，这样，可以实现对第一输出口和第二输出口输出的气流量进行独立控制，适用性强。当然，在实际应用中，通气通道101还可以为一条具有两条支路的通道，每条支路具有一个输出口，分别为第一输出口和第二输出口。
采用本发明实施例提供上述承载装置，借助冷却气体(例如，氦气)经由该通气通道101自第一输出口和第二输出口输出，可以分别实现对被加工工件S和盖板11进行冷却，这在盖板11为整体式结构时，借助冷却气体对整个盖板11进行热交换可改善盖板11不同区域的温度差，如图3所示，托盘10上放置了26个被加工工件S，分别记作1～26，盖板11的右上区域的温度范围为110～116℃，左下区域的温度范围在121～127℃，两个区域的温度差平均为10℃，这相对现有技术而言，明显改善片间温度均匀性。
另外，由于可以降低盖板11的温度，因此，可以降低被加工工件S的与盖板11相接触位置和其他位置的温度差，从而可以提高片内温度均匀性。在本实施例中，被加工工件S的与盖板11与相接触的位置为凸爪112叠压被加工工件S的位置，这与现有的借助通孔111下表面的内圈区域叠压被加工工件S的整个边缘区域相比，可以减少被加工工件S与盖板11的相接触面积(即，热传递面积)，从而可以进一步提高片内温度均匀性。
优选地，如图1和4所示，在装片位的外圈区域设置有第一密封件12，用于同时密封盖板11与托盘10之间的间隙以及被加工工件S与托盘10之间的间隙，以避免冷却气体泄漏，影响工艺。另外，可以理解，采用该第一密封件12同时实现密封被加工工件S和盖板11，这不仅以减少密封件的设置数量，而且安装简单。
进一步优选地，在托盘10和盖板11的外边缘之间设置有第二密封件，用于密封二者之间的间隙。由于在本实施例中盖板11为整体式结构，因此，第二密封件的数量为一个，密封整个盖板11的外边缘与托盘10之间的间隙。
另外，承载装置还包括用于承载托盘10的卡盘，在卡盘内设置有与通气通道101相连通的连接通道，连接通道与气源相连，气源用于提供冷却气体。
在本实施例盖板11为整体式结构的情况下，承载装置还包括压环，用于叠压在该盖板11的边缘区域，以将盖板11和托盘10压紧在卡盘上。
在上述情况下，为避免冷却气体自卡盘和托盘10之间的间隙泄漏，承载装置还包括在托盘10和卡盘的外边缘之间第三密封件，用以密封二者之间的间隙。
优选地，上述第一密封件12、第二密封件和第三密封件为密封圈；当然，在实际应用中，三者还可以为其他密封件，只要能够实现密封即可。
需要说明的是，尽管本发明实施例中盖板11为一整体式结构，盖板11上设置有与装片位一一对应的通孔111，这样可以尽可能地遮挡托盘10的上表面外露与工艺环境中；但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，盖板11还可以包括多个子盖板，每个子盖板用于至少固定一个被加工工件S，具体地，每个子盖板上设置有与装片位对应的通孔，借助冷却气体对温度较高的子盖板进行冷却可改善不同子盖板的温度差，从而可以提高片间温度均匀性。在这种情况下，第二密封件的数量与子盖板的数量相同，且一一对应，每个第二密封件设置在托盘10和子盖板的外边缘之间，用于密封二者之间的间隙。
还需要说明的是，尽管本发明实施例中借助凸爪112固定被加工工件S，但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，盖板还可以采用其他方式固定被加工工件S，例如，借助通孔111下表面的内圈区域叠压在被加工工件S的边缘区域来固定被加工工件S，这相对具有凸爪112的盖板，其结构相对较简单，而且固定效果较好。
作为另外一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，包括承载装置，承载装置采用本发明上述实施例提供的承载装置。
具体地，半导体加工设备包括刻蚀设备。
本发明实施例提供的半导体加工设备，其通过采用本实施例提供上述承载装置，不仅可以提高片间温度均匀性，而且还可以提高片内温度均匀性。
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，包括托盘和盖板，所述托盘上设置有多个用于承载被加工工件的装片位，所述盖板与所述托盘配合，用以将被加工工件固定在二者之间，其特征在于，在所述托盘内设置有通气通道，所述通气通道具有第一输出口和第二输出口，所述第一输出口位于所述托盘上表面的所述装片位所在区域，所述第二输出口位于所述托盘上表面的与所述盖板叠置的区域，以分别实现对所述被加工工件和所述盖板进行冷却；其中，
所述通气通道包括分别具有所述第一输出口和所述第二输出口的两条独立的通道，以实现对第一输出口和第二输出口输出的气流量进行独立控制。
2.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，在所述装片位的外圈区域设置有第一密封件，用于同时密封所述盖板与所述托盘之间的间隙以及所述被加工工件与所述托盘之间的间隙。
3.根据权利要求2所述的承载装置，其特征在于，在所述托盘和所述盖板的外边缘之间设置有第二密封件，用于密封二者之间的间隙。
4.根据权利要求3所述的承载装置，其特征在于，所述盖板为一整体式结构，所述第二密封件的数量为一个；或者
所述盖板包括多个子盖板，每个所述子盖板用于至少固定一个所述被加工工件，所述第二密封件的数量与所述子盖板的数量相同，且一一对应，每个所述第二密封件设置在所述托盘和所述子盖板的外边缘之间，用于密封二者之间的间隙。
5.根据权利要求4所述的承载装置，其特征在于，在所述盖板为整体式结构时，所述盖板上设置有与所述装片位一一对应的通孔；在所述盖板包括多个子盖板时，每个所述子盖板上设置有与所述装片位对应的通孔；
所述通孔下端面的内圈区域用于叠压在所述被加工工件的边缘区域；或者
所述通孔上设置有多个朝向孔内凸出的凸爪，多个所述凸爪沿所述通孔的周向间隔设置，每个凸爪用于叠压在所述被加工工件的边缘区域。
6.根据权利要求5所述的承载装置，其特征在于，还包括用于承载所述托盘的卡盘，在所述卡盘内设置有与所述通气通道相连通的连接通道，
所述连接通道与气源相连。
7.根据权利要求6所述的承载装置，其特征在于，在所述盖板为整体式结构时，所述承载装置还包括压环，用于叠压在所述盖板的边缘区域，以将所述盖板和所述托盘压紧在所述卡盘上。
8.根据权利要求6或7所述的承载装置，其特征在于，在所述托盘和所述卡盘的外边缘之间设置有第三密封件，用以密封二者之间的间隙。
9.根据权利要求8所述的承载装置，其特征在于，所述第一密封件、所述第二密封件和所述第三密封件为密封圈。
10.一种半导体加工设备，包括承载装置，其特征在于，所述承载装置采用权利要求1-9任意一项所述的承载装置。
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