承载装置及半导体加工设备的制作方法

本发明涉及半导体制造领域，具体地，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，简称PSS)作为普遍采用的一种提高GaN基LED器件出光效率的方法，目前已广泛的应用在LED制备领域中。在PSS刻蚀工艺中，为了提高产能，通常利用托盘同时搬运和刻蚀多个蓝宝石基片。

图1为现有的承载装置的局部剖视图。请参阅图1，承载装置包括托盘1和盖板2。其中，在托盘1的上表面设置有多个凸台2，用于承载晶片4，且在托盘1内设置有进气孔5，该进气孔的输出端位于凸台2上表面的中心位置处，用以将冷却气体(如氦气)输送至晶片4的下表面与凸台2的上表面之间的间隙。盖板3通过螺钉(图中未示出)与托盘1紧固，且在盖板3上设置有数量与凸台2相同的通孔，各个凸台2一一对应地位于各个通孔内，在每个通孔内设置有压爪，该压爪的下表面与晶片上表面的边缘区域相贴合，以实现对晶片的固定。

上述承载装置在实际应用中不可避免地存在以下问题：

其一，当冷却气体通过进气孔5对晶片4的中心位置进行背吹时，晶片4的中间部分会在气压的作用下略微鼓起，而晶片4的边缘部分因被压爪压住仍然与凸台2相贴合，这使得冷却气体无法流动至晶片4的边缘部分，从而造成晶片边缘部分的温度高于中间部分，进而影响工艺均匀性。

其二，晶片4的边缘部分与凸台2相贴合还会增强晶片4边缘区域的电场，从而造成晶片4边缘区域的刻蚀速率和温度均高于中心 区域，较高的温度会造成PSS图形底宽降低，进而降低了刻蚀的均匀性。

其三，由于晶片4的下表面与凸台2的上表面相贴合，当盖板向晶片施加向下的压力时，该压力直接作用在晶片4上，往往会因力矩不均匀而出现晶片碎片的问题。

技术实现要素：

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，其不仅可以避免出现晶片碎片的问题，而且还可以减小晶片边缘区域的电场强度，降低晶片边缘区域的温度，从而可以提高晶片的温度均匀性和刻蚀均匀性。

为实现本发明的目的而提供一种承载装置，包括托盘和盖板，在所述托盘的上表面设置有第一凸台，且在所述第一凸台的上表面设置有第二凸台，所述第二凸台的上表面用于承载晶片；在所述盖板上，且与所述第二凸台相对应的位置处设置有通孔，所述第一凸台和第二凸台位于所述通孔中，并且在所述通孔内设置有压爪，所述压爪的下表面与所述晶片上表面的边缘区域相贴合；所述第二凸台的直径小于所述晶片的直径，以在所述晶片底部的边缘区域形成空隙；并且，在所述第一凸台的上表面设置有密封圈，所述密封圈环绕在所述第二凸台的周围，且顶端高于所述第二凸台的上表面。

优选的，所述盖板的下表面与所述托盘的上表面相贴合。

优选的，所述第一凸台的直径不小于所述晶片的直径。

优选的，所述密封圈的顶端与所述第二凸台的上表面之间的竖直间距的取值范围在0.2～0.3mm。

优选的，所述第二凸台的厚度的取值范围在0.7～0.8mm。

优选的，所述第二凸台与所述晶片的直径差值的取值范围在1～1.5mm。

优选的，所述第一凸台的数量为一个或多个，且多个所述第一凸台间隔分布；所述第二凸台的数量与所述第一凸台的数量相对应，且各个第二凸台一一对应地设置在各个第一凸台的上表面。

优选的，所述托盘采用导电材料制作。

优选的，所述导电材料包括铝、铝合金、不锈钢或者碳化硅。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，其包括承载装置，所述承载装置用于搬运和承载晶片，所述承载装置采用了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，其通过在托盘的上表面设置第一凸台，且在该第一凸台的上表面设置第二凸台，并且第二凸台的直径小于晶片的直径，可以在晶片底部的边缘区域形成空隙，该空隙可以降低晶片边缘区域的电场，从而可以改善晶片边缘处温度高、PSS图形底宽小和刻蚀白边的问题。此外，在第一凸台的上表面，且环绕在第二凸台的周围设置密封圈，该密封圈的顶端高于承载面，当盖板向晶片施加向下的压力时，密封圈产生压缩形变，从而可以起到缓冲作用，避免晶片因直接与第二凸台的上表面相贴合容易碎片的问题。借助密封圈，还可以在晶片下表面与承载面之间形成密封空间，从而可以使冷却气体流动至晶片的边缘区域，进而可以提高晶片的温度均匀性。

本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的上述承载装置，不仅可以避免出现晶片碎片的问题，而且还可以减小晶片边缘区域的电场强度，降低晶片边缘区域的温度，从而可以提高晶片的温度均匀性和刻蚀均匀性。

附图说明

图1为现有的承载装置的局部剖视图；

图2为本发明实施例提供的承载装置的局部剖视图。

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2为本发明实施例提供的承载装置的局部剖视图。请参阅图2，承载装置包括托盘11和盖板14。其中，在托盘11的上表面110 设置有第一凸台12，且在第一凸台12的上表面120设置有第二凸台13，第二凸台13的上表面130用于承载晶片16。而且，在盖板14上，且与第二凸台13相对应的位置处设置有通孔141，第一凸台12和第二凸台13位于该通孔141中，并且在通孔141内设置有压爪142，压爪142的下表面与晶片16上表面的边缘区域相贴合，从而将晶片16压在第二凸台13上，进而实现对晶片16的固定。

第二凸台13的直径D1小于晶片16的直径，以在晶片16底部的边缘区域形成空隙，该空隙可以降低晶片边缘区域的电场，从而可以改善晶片边缘处温度高、PSS图形底宽小和刻蚀白边的问题。优选的，第二凸台13与晶片16的直径差值的取值范围在1～1.5mm。

此外，在第一凸台12的上表面120设置有密封圈15，该密封圈15环绕在第二凸台13的周围，且顶端高于第二凸台13的上表面130，由于密封圈15通常采用诸如橡胶等的弹性材料制作，当盖板14通过压爪142向晶片16施加向下的压力时，密封圈15产生压缩形变，从而可以起到缓冲作用，避免晶片16因直接与第二凸台13的上表面相贴合容易碎片的问题。优选的，密封圈的顶端与所述第二凸台的上表面之间的竖直间距的取值范围在0.2～0.3mm。第二凸台13的厚度的取值范围在0.7～0.8mm。

另外，在托盘11中设置有冷却通道17，该冷却通道17的输出端位于第二凸台13的上表面，用以向密封空间18内通入冷却气体(例如氦气)，从而对晶片16进行冷却。在本实施例中，晶片16的下表面实际上是仅与密封圈15相接触，从而在晶片16的下表面与第二凸台13的上表面130之间形成密封空间18。借助密封空间18，可以使冷却气体流动至晶片16的边缘区域，从而可以提高晶片的温度均匀性。当然，在实际应用中，也可以通过增加盖板14向晶片16施加的压力，来增大密封圈15的形变量，以使晶片14的下表面与第二凸台13的上表面相贴合，即，上述密封空间18的厚度为0。当向晶片14的下表面与第二凸台13的上表面之间通入冷却气体时，在冷却气体的压力作用下，晶片16的中间部分会略微上移，而晶片16的边缘部分也会在密封圈15的弹性作用下略微上移，从而不仅可以避免晶片 16变形，而且可以使冷却气体能够流动至晶片16的边缘。

优选的，盖板14的下表面140与托盘11的上表面110相贴合，即，盖板14与托盘11直接接触，这可以避免盖板14出现变形、破碎的情况，从而可以提高承载装置的使用寿命。而且，由于盖板14的下表面140与托盘11的上表面110相贴合，同时压爪142的下表面与晶片16上表面的边缘区域相贴合，可以使上述密封空间18的厚度恒定不变。这是因为：压爪142的下表面与盖板14的下表面140之间的竖直间距、第一凸台12和第二凸台13的厚度之和以及晶片16的厚度均是恒定的。也就是说，当上述尺寸确定以后，密封空间18的大小也随之确定，从而可以获得均匀的密封空间，有利于冷却气体的流动和分布均匀性的提高。在实际应用中，加工盖板14的关键尺寸为压爪142的下表面与盖板14的下表面140之间的竖直间距，而加工托盘11的关键尺寸为第一凸台12和第二凸台13的厚度之和，通过控制这两个尺寸的大小，可以精确地控制密封圈15的压缩量，从而可以精确地控制密封空间18的厚度。

在实际应用中，第一凸台12的直径D2不小于晶片16的直径，以给密封圈15的设置预留足够的空间。

需要说明的是，第一凸台12的数量为一个或多个，且多个第一凸台12间隔分布。第二凸台13的数量与第一凸台12的数量相对应，且各个第二凸台13一一对应地设置在各个第一凸台12的上表面120，从而可以承载多个晶片。容易理解，托盘14上的通孔141、密封圈15的数量和位置也应与第一凸台12的数量和位置一一对应。

在实际应用中，托盘11可以采用导电材料制作。例如铝、铝合金、不锈钢或者碳化硅等等。

作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种半导体加工设备，其包括用于搬运和承载晶片的承载装置，该承载装置采用了本发明上述各个实施例提供的承载装置。

本发明实施例提供的半导体加工设备，其通过采用本发明上述各个实施例提供的上述承载装置，不仅可以避免出现晶片碎片的问题，而且还可以减小晶片边缘区域的电场强度，降低晶片边缘区域的 温度，从而可以提高晶片的温度均匀性和刻蚀均匀性。

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。