CN113851402A - 用于等离子刻蚀机的托盘及等离子刻蚀机 - Google Patents

用于等离子刻蚀机的托盘及等离子刻蚀机 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种用于等离子刻蚀机的托盘及等离子刻蚀机，属于半导体技术领域。所述托盘包括：托盘本体和多组定位组件，所述多组定位组件呈环形排列在所述托盘本体的上表面上，每组所述定位组件均包括用于对晶圆定位的多个定位销，每组所述定位组件中的所述多个定位销围绕形成晶圆放置区域，所述晶圆放置区域的外轮廓与所述晶圆的外轮廓相同。采用该托盘可以提高LED芯片干法刻蚀的均匀性。

Description

用于等离子刻蚀机的托盘及等离子刻蚀机
技术领域
本公开涉及半导体技术领域，特别涉及用于等离子刻蚀机的托盘及等离子 刻蚀机。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种可以把电能转化成光能的 半导体二极管。LED具有高效节能、绿色环保的优点，在交通指示、户外全色 显示等领域有着广泛的应用。
在LED器件的制备过程中,具有各向异性特点的干法刻蚀是形成器件微结 构不可缺少的手段。感应耦合等离子体刻蚀机(Inductively Coupled Plasma，ICP) 是当下干法刻蚀的主要设备。ICP刻蚀机的托盘上具有用于放置LED晶圆片的 多个容置槽，多个容置槽呈环形排列在托盘上。
在实现本公开的过程中，公开人发现现有技术至少存在以下问题：
由于容置槽具有一定的深度，因此，容置槽的侧壁与槽底之间的部分区域 在刻蚀过程中易堆积光刻胶等反应副产物。这些反应副产物易回粘到LED晶圆 表面，阻挡刻蚀，从而导致LED晶圆表面呈现圆弧形干刻不均的问题。
发明内容
本公开实施例提供了一种用于等离子刻蚀机的托盘及等离子刻蚀机，可以 提高LED芯片干法刻蚀的均匀性。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种用于等离子刻蚀机的托盘，所述托盘包括：托盘本 体和多组定位组件，所述多组定位组件呈环形排列在所述托盘本体的上表面上， 每组所述定位组件均包括用于对晶圆定位的多个定位销，每组所述定位组件中 的所述多个定位销围绕形成晶圆放置区域，所述晶圆放置区域的外轮廓与所述 晶圆的外轮廓相同。
可选地，每个所述定位销均为圆柱结构。
可选地，每个所述定位销的直径均为3～5mm。
可选地，每个所述定位销的高度均为8～10mm。
可选地，每组所述定位组件均包括至少三个定位销。
可选地，所述定位销和所述托盘本体均由碳化硅材料制成。
可选地，所述定位销和所述托盘本体为一体成型结构。
可选地，所述托盘本体为圆盘，所述托盘还包括贴合在所述托盘本体的上 表面的第一区域内的耐高温绝缘胶带，所述第一区域为第一圆和第二圆之间的 环形区域，所述第一圆为以所述托盘本体的中心为圆心，且半径与所述托盘本 体的半径相同的圆，所述第二圆为以所述托盘的中心为圆心，且半径小于所述 托盘本体的半径的圆，每组所述定位组件形成的所述晶圆放置区域的中心均位 于所述第二圆内。
可选地，所述耐高温绝缘胶带与所述托盘本体的上表面之间无气泡。
第二方面，提供了一种等离子刻蚀机，所述等离子刻蚀机包括如第一方面 所述的托盘。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过提供了一种用于等离子刻蚀机的托盘，该托盘包括托盘本体和多组定 位组件，其中，托盘本体可以用于承载晶圆，定位组件可以用于对晶圆进行定 位。且多组定位组件呈环形排列在托盘本体的上表面上，可以使得多个晶圆在 托盘本体上呈环形排列，有利于对多个晶圆进行干法刻蚀。每组定位组件均包 括用于对晶圆定位的多个定位销，多个定位销围绕形成晶圆放置区域。在具体 使用时，可以将晶圆放置在晶圆放置区域中，由多个定位销对对应的晶圆进行 定位。由于晶圆放置区域的外轮廓与晶圆的外轮廓相同，因此，晶圆放置在晶 圆放置区域中后，不会产生晃动，从而可以保证晶圆的定位稳定性。且通过设 置定位销替代原有的LED晶片容置槽，可以防止刻蚀过程中晶圆附近堆积光刻 胶等反应副产物，从而阻挡刻蚀的情况，从而防止LED晶圆表面呈现圆弧形干 刻不均的问题，提高了LED芯片干法刻蚀的均匀性。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所 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公开 的一些实施例，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， 还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是相关技术中提供的一种用于等离子刻蚀机的托盘的结构示意图；
图2是相关技术中提供的另一种用于等离子刻蚀机的托盘的结构示意图；
图3是本公开实施例提供的一种托盘的结构示意图；
图4是本公开实施例提供的另一种托盘的结构示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开 实施方式作进一步地详细描述。
为了更好的理解本公开，以下简单说明下，相关技术中的一种用于等离子 刻蚀机的托盘：
图1是相关技术中提供的一种用于等离子刻蚀机的托盘的结构示意图，如 图1所示，该托盘100上具有用于放置LED晶圆W的多个容置槽100a，多个 容置槽100a呈环形排列在托盘100上。
需要说明的是，图1中只是示例性地示出了托盘100上的部分容置槽100a， 实际的容置槽100a的个数可以为更多或者更少。
为了更好的理解本申请，图1中示出了其中一个容置槽100a中放置的LED 晶圆W存在圆弧形干刻不均的区域。产生圆弧形干刻不均的问题主要原因在于， 该LED晶圆所在容纳槽的侧壁与槽底之间的部分区域在刻蚀过程中堆积有光刻 胶等反应副产物，这些反应副产物回粘到了LED晶圆表面，阻挡了刻蚀。即每 个LED晶圆上，从晶圆边缘至晶圆中心的部分弧形区域的表面，被反应副产物 遮挡，刻蚀深度较浅，而其它区域刻蚀深度较深，从而会在LED晶圆表面形成 肉眼可见的弧形刻蚀深度偏浅区域。
同时，干法刻蚀在LED外延材料体系间的选择比差异不大，也容易导致刻 蚀精准度不易把控，制品干刻的均匀性差的问题。具体表象为：位于托盘边缘 区域的LED晶圆的刻蚀深度＞单片LED晶圆的边缘区域的刻蚀深度＞单片 LED晶圆的中心区域的刻蚀深度。
图2为相关技术中提供的另一种用于等离子刻蚀机的托盘的结构示意图， 如图2所示，图中托盘200上具有两个容置槽。其中两个容置槽分别为第一容 置槽200a和第二容置槽200b，第二容置槽200b更靠近托盘200的边缘。
对两个容置槽中的晶圆进行干法刻蚀后，发现第二容置槽200b中的晶圆的 刻蚀深度大于第一容置槽200a中的晶圆的刻蚀深度。即位于托盘边缘区域的 LED晶圆的刻蚀深度更深。
且对于同一容置槽，例如，以第二容置槽200b为例来说，第二容置槽200b 中A区域的刻蚀深度大于C、D、E区域的刻蚀深度，C、D、E区域的刻蚀深 度大于B区域的刻蚀深度。即对于单片LED晶圆，边缘区域的刻蚀深度＞中心 区域的刻蚀深度，从而使得LED晶圆呈现干刻不均的问题。
为了解决上述技术问题，本公开实施例提供了一种用于等离子刻蚀机的托 盘。图3是本公开实施例提供的一种托盘的结构示意图，如图3所示，该托盘 300包括：托盘本体310和多组定位组件320，多组定位组件320呈环形排列在 托盘本体310的上表面上。每组定位组件320均包括用于对晶圆定位的多个定 位销321，每组定位组件320中的多个定位销321围绕形成晶圆放置区域P，晶 圆放置区域P的外轮廓与晶圆W的外轮廓相同。
本公开实施例提供了一种用于等离子刻蚀机的托盘，该托盘包括托盘本体 和多组定位组件，其中，托盘本体可以用于承载晶圆，定位组件可以用于对晶 圆进行定位。且多组定位组件呈环形排列在托盘本体的上表面上，可以使得多 个晶圆在托盘本体上呈环形排列，有利于对多个晶圆进行干法刻蚀。每组定位 组件均包括用于对晶圆定位的多个定位销，多个定位销围绕形成晶圆放置区域。 在具体使用时，可以将晶圆放置在晶圆放置区域中，由多个定位销对对应的晶 圆进行定位。由于晶圆放置区域的外轮廓与晶圆的外轮廓相同，因此，晶圆放 置在晶圆放置区域中后，不会产生晃动，从而可以保证晶圆的定位稳定性。且 通过设置定位销替代原有的LED晶片容置槽，可以防止刻蚀过程中晶圆附近堆 积光刻胶等反应副产物，从而阻挡刻蚀的情况，从而防止LED晶圆表面呈现圆 弧形干刻不均的问题，提高了LED芯片干法刻蚀的均匀性。
在本公开实施例的一种实现方式中，每个定位销321均为圆柱结构。
通过将定位销设置为圆柱结构，可以最大程度的减少定位组件对晶圆的遮 挡，从而可以最大程度的减少定位组件与晶圆间的反应副产物的堆积。
在本公开实施例的其它实现方式中，定位销321还可以为长方体结构或者 横截面为圆弧形的板状结构等。
可选地，每个定位销321的直径均为3～5mm。
若每个定位销的直径过大，会导致定位组件对晶圆的遮挡面积增大，易造 成定位组件与晶圆间堆积反应副产物。若每个定位销的直径过小，又会增加制 作难度，降低托盘的制造效率。
示例性地，每个定位销321的直径均为5mm。
可选地，每个定位销321的高度均为8～10mm。
由于定位销320在干法刻蚀的过程中，也会产生损耗，若定位销321的高 度过低，经过长期损耗后，则无法保证其对晶圆的定位效果。若定位销321的 高度过高，又会造成材料的浪费。因此，通过将定位销320的高度设置为上述 高度，可以保证每个定位销321的高度大于等于晶圆的高度，从而保证其对晶 圆的定位效果。
示例性地，每个定位销321的高度均为8mm。
可选地，每组定位组件320均包括至少三个定位销321。
若定位销的个数过多，同样会导致定位组件对晶圆的遮挡面积增大。且还 会造成材料的浪费。若定位销的个数过少，又无法起到较好的定位效果。
参见图3，图3中示例性的示出了定位组件320包括四个定位销321。其中 四个定位销中的两个定位销位于晶圆的平边，另外两个定位销位于晶圆的圆边， 且关于晶圆对称布置，以保证其对晶圆的定位效果。
可选地，定位销321和托盘本体310均由碳化硅材料制成，成本低且便于 生产制造。
可选地，定位销321和托盘本体310为一体成型结构，以保证定位销321 和托盘本体310之间的稳定性。
示例性地，可以采用车削加工的方式进行加工。加工出托盘本体310后， 对托盘本体310的各个表面进行抛光处理。
在本公开实施例中，托盘300为圆盘，托盘的托盘本体310的厚度为 3.5～4.5mm。
本公开实施例还提供了另一种托盘，该托盘的结构与图3所示的托盘的结 构相同，不同之处仅在于托盘还包括贴合在托盘本体的上表面的第一区域内的 耐高温绝缘胶带。
图4是本公开实施例提供的另一种托盘的结构示意图，如图4所示，托盘 400包括托盘本体410、定位组件420和贴合在托盘本体410的上表面的第一区 域K1内的耐高温绝缘胶带430。
多组定位组件420呈环形排列在托盘本体410的上表面上。每组定位组件 420均包括用于对晶圆定位的多个定位销421，每组定位组件420中的多个定位 销321围绕形成晶圆放置区域P，晶圆放置区域P的外轮廓与晶圆W的外轮廓 相同。
第一区域K1为第一圆S1和第二圆S2之间的环形区域。第一圆S1为以托 盘本体410的中心为圆心，且半径与托盘本体410的半径相同的圆。第二圆S2 为以托盘本体410的中心为圆心，且半径小于托盘本体410的半径的圆。每组 定位组件420形成的晶圆放置区域P的中心均位于第二圆S2内。
本公开实施例提供了一种用于等离子刻蚀机的托盘，该托盘包括托盘本体 和多组定位组件，其中，托盘本体可以用于承载晶圆，定位组件可以用于对晶 圆进行定位。且多组定位组件呈环形排列在托盘本体的上表面上，可以使得多 个晶圆在托盘本体上呈环形排列，有利于对多个晶圆进行干法刻蚀。每组定位 组件均包括用于对晶圆定位的多个定位销，多个定位销围绕形成晶圆放置区域。 在具体使用时，可以将晶圆放置在晶圆放置区域中，由多个定位销对对应的晶 圆进行定位。由于晶圆放置区域的外轮廓与晶圆的外轮廓相同，因此，晶圆放 置在晶圆放置区域中后，不会产生晃动，从而可以保证晶圆的定位稳定性。且 通过设置定位销替代原有的LED晶片容置槽，可以防止刻蚀过程中晶圆附近堆 积光刻胶等反应副产物，从而阻挡刻蚀的情况，从而防止LED晶圆表面呈现圆 弧形干刻不均的问题，提高了LED芯片干法刻蚀的均匀性。
同时，由于在干法刻蚀的过程中，在离心力作用下，等离子体易堆积聚集 在托盘外边缘，从而导致靠近托盘边缘区域的晶圆的刻蚀深度更深。因此，本 公开实施例通过在第一区域K1内的耐高温绝缘胶带，可以减少边缘区域的等离 子体的堆积聚集，从而可以起到阻挡刻蚀的作用，减少对托盘边缘区域的晶圆 的刻蚀。
可选地，耐高温绝缘胶带430与托盘本体410的上表面之间无气泡，以防 破坏等离子刻蚀机的真空环境。干刻过程中粒子束也会轰击胶带表面，生产中 如发现胶带破损后需要及时更换。
可选地，沿托盘本体410的径向方向，第一区域K1的宽度为d，25mm≤d ≤35mm。
若第一区域K1的宽度过窄，则起不到减少对托盘边缘区域的晶圆的刻蚀深 度的效果。若第一区域K1的宽度过宽，又会影响托盘上其它区域的晶圆的刻蚀 效果。
在本公开实施例的一种实现方式中，每个定位销421均为圆柱结构。
通过将定位销设置为圆柱结构，可以最大程度的减少定位组件对晶圆的遮 挡，从而可以最大程度的减少定位组件与晶圆间的反应副产物的堆积。
在本公开实施例的其它实现方式中，定位销421还可以为长方体结构或者 横截面为圆弧形的板状结构等。
可选地，每个定位销421的直径均为3～5mm。
若每个定位销的直径过大，会导致定位组件对晶圆的遮挡面积增大，易造 成定位组件与晶圆间堆积反应副产物。若每个定位销的直径过小，又会增加制 作难度，降低托盘的制造效率。
示例性地，每个定位销421的直径均为5mm。
可选地，每个定位销421的高度均为8～10mm。
由于定位销420在干法刻蚀的过程中，也会产生损耗，若定位销421的高 度过低，经过长期损耗后，则无法保证其对晶圆的定位效果。若定位销421的 高度过高，又会造成材料的浪费。因此，通过将定位销420的高度设置为上述 高度，可以保证每个定位销421的高度大于等于晶圆的高度，从而保证其对晶 圆的定位效果。
示例性地，每个定位销421的高度均为8mm。
可选地，每组定位组件420均包括至少三个定位销421。
若定位销的个数过多，同样会导致定位组件对晶圆的遮挡面积增大。且还 会造成材料的浪费。若定位销的个数过少，又无法起到较好的定位效果。
在本公开实施例中，每组定位组件420均包括四个定位销421。其中四个定 位销中的两个定位销位于晶圆的平边，另外两个定位销位于晶圆的圆边，且关 于晶圆对称布置，以保证其对晶圆的定位效果。
可选地，定位销421和托盘本体410均由碳化硅材料制成，成本低且便于 生产制造。
可选地，定位销421和托盘本体410为一体成型结构，以保证定位销421 和托盘本体410之间的稳定性。
示例性地，可以采用车削加工的方式进行加工。加工出托盘本体410后， 对托盘本体410的各个表面进行抛光处理。
在本公开实施例中，托盘400为圆盘，托盘的托盘本体410的厚度为 3.5～4.5mm。
以下简单说明下本公开实施例提供的托盘的使用方法：
每次使用前，先采用无尘布蘸异丙醇溶液分别对托盘的正背面进行擦拭， 特别是定位销位置。擦拭后用N2***将托盘上的溶液挥发干。用吸笔或镊子取 出晶圆，将晶圆放置在对应的晶圆放置区域内。所有晶圆放置好后轻晃托盘确 认晶圆没有卡在定位销上，然后即可开始刻蚀作业。
刻蚀作业后，可以采用去胶液将掩膜的光刻胶去除掉，并用台阶仪测量每 个晶圆内如图2所示的A、B、C、D、E五点位置的干刻深度。接着，通过以下 公式计算每个LED晶圆的刻蚀均匀性，公式如下：
刻蚀均匀性＝[(Hmax-Hmin)/(Hmax+Hmin)]*100％；
其中，Hmax表示A、B、C、D、E五点位置中干刻深度最大的位置对应的干 刻深度值。Hmin表示A、B、C、D、E五点位置中干刻深度最小的位置对应的干 刻深度值。
若每个LED晶圆的刻蚀均匀性大于阈值，则说明该每个LED晶圆的刻蚀均 匀性较差。若每个LED晶圆的刻蚀均匀性小于等于阈值，则说明该每个LED晶 圆的刻蚀均匀性较好。
示例性地，以图4中的晶圆W1为例，晶圆W1中A点位置的干刻深度值 为4.8um，晶圆W1中B点位置的干刻深度值为4.2um，晶圆W1中C点位置的 干刻深度值为4.3um，晶圆W1中D点位置的干刻深度值为4.5um，晶圆W1中 E点位置的干刻深度值为4.4um。
此时A点位置的干刻深度值最大，干刻深度值对应为HA＝4.8um，B点位置 的干刻深度值最小，干刻深度值对应为HB＝4.2um。则该LED晶圆的刻蚀均匀 性为：
[(HA-HC)/(HA+HC)]*100％＝[(4.8-4.2)/(4.8+4.2)]*100％
通过上式可以计算得到，LED晶圆的刻蚀均匀性约为6.67％。
阈值可以由本领域技术人员根据需要进行设置。例如可以根据同一晶圆内， 允许的干刻深度的最大值与最小值的差值确定得到。
示例性地，当允许的干刻深度的最大值与最小值的差值△H为1um时，即 △H＝1um，此时可以根据以下公式计算出阈值大小：
阈值＝[△H/(Hmax+Hmin)]*100％＝[1/(HA+HC)]*100％＝1/(4.8+4.2)]*100％
即阈值约为11.11％。此时，6.67％小于阈值11％，说明该晶圆W1的刻蚀均 匀性较好。
反之，若阈值为5％，此时，6.67％大于阈值5％，说明该LED晶圆W1的 刻蚀均匀性较差。
本公开实施例还提供了一种等离子刻蚀机，等离子刻蚀机包括如上述图3 或图4所示的托盘，本公开实施例在此不再赘述。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域 内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开说明书以及权利要求书中使 用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者 重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词 语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的 词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括” 或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。 “连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是 可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”、 “顶”、“底”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后， 则所述相对位置关系也可能相应地改变。
以上所述，并非对本公开作任何形式上的限制，虽然本公开已通过实施例 揭露如上，然而并非用以限定本公开，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离 本公开技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为 等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本公开技术方案的内容，依据本公开的 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本公 开技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种用于等离子刻蚀机的托盘，其特征在于，所述托盘包括：托盘本体和多组定位组件，所述多组定位组件呈环形排列在所述托盘本体的上表面上，每组所述定位组件均包括用于对晶圆定位的多个定位销，每组所述定位组件中的所述多个定位销围绕形成晶圆放置区域，所述晶圆放置区域的外轮廓与所述晶圆的外轮廓相同。
2.根据权利要求1所述的托盘，其特征在于，每个所述定位销均为圆柱结构。
3.根据权利要求2所述的托盘，其特征在于，每个所述定位销的直径均为3～5mm。
4.根据权利要求2所述的托盘，其特征在于，每个所述定位销的高度均为8～10mm。
5.根据权利要求1所述的托盘，其特征在于，每组所述定位组件均包括至少三个定位销。
6.根据权利要求1所述的托盘，其特征在于，所述定位销和所述托盘本体均由碳化硅材料制成。
7.根据权利要求1所述的托盘，其特征在于，所述定位销和所述托盘本体为一体成型结构。
8.根据权利要求1～7任一项所述的托盘，其特征在于，所述托盘本体为圆盘，所述托盘还包括贴合在所述托盘本体的上表面的第一区域内的耐高温绝缘胶带，所述第一区域为第一圆和第二圆之间的环形区域，所述第一圆为以所述托盘本体的中心为圆心，且半径与所述托盘本体的半径相同的圆，所述第二圆为以所述托盘本体的中心为圆心，且半径小于所述托盘本体的半径的圆，每组所述定位组件形成的所述晶圆放置区域的中心均位于所述第二圆内。
9.根据权利要求8所述的托盘，其特征在于，所述耐高温绝缘胶带与所述托盘本体的上表面之间无气泡。
10.一种等离子刻蚀机，其特征在于，所述等离子刻蚀机包括如权利要求1～9任一项所述的托盘。
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