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剖视图。请参阅图1，承载装置包括托盘1和盖板2，二者通过多个螺钉5将多个晶片3夹持固定。其中，托盘1上用于放置各个晶片3的表面称为承载面；在盖板2上设置有多个通孔，各个通孔与各个承载面一一对应，且盖板2下表面靠近各个通孔的周边区域压住晶片3的上表面。并且，在托盘1的承载面上设置有密封圈4，用以在晶片3下表面与托盘1的承载面之间形成有密封空间。在托盘1的承载面上设置有多个冷却通道6，用以向该密封空间内输送冷却气体(例如氦气)，从而实现对晶片3的温度控制。

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，由于盖板1与托盘2之间存在间隙，因而很难控制密封圈4的压缩量，这往往会出现密封圈4的变形量较大的情况，导致上述密封空间被严重压缩，甚至出现晶片3的下表面与托盘1的承载面相接触的情况，从而不利于冷却气体的流动和分布均匀性。

其二，由于盖板1与托盘2之间存在间隙，该间隙容易使盖板2在螺钉3的紧固力的作用下出现变形，甚至破碎等情况。

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，其不仅可以获得均匀的密封空间，而且还可以避免盖板出现变形、破碎的情况。

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，所述托盘包括相互平行的承载面和安装面，其中，所述承载面用于承载晶片，且在所述承载面上设置有密封圈，所述密封圈的顶端高于所述承载面，以在所述晶片的下表面与所述承载面之间形成密封空间；所述安装面低于所述承载面，所述盖板的下表面与所述安装面相贴合；在所述盖板上，且与所述承载面相对应的位置处设置有通孔，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。

优选的，所述托盘的上表面用作所述安装面，且在所述托盘的上表面设置有凸台，所述凸台位于所述通孔内，且所述凸台的上表面用作所述承载面。

优选的，所述托盘的上表面用作所述安装面，且在所述托盘的上表面设置有凸台，所述凸台位于所述通孔内，且在所述凸台的上表面设置有凹槽，所述凹槽的底面用作所述承载面；所述凹槽的厚度小于所述晶片的厚度与所述密封空间的厚度的总和。

优选的，所述密封空间的厚度的取值范围在50～150μm。

优选的，所述密封空间的厚度的取值范围在70～90μm。

优选的，所述承载面的数量为一个或多个，且多个所述承载面间隔分布。

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。

优选的，所述盖板与所述托盘采用相同的材料制作。

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，其通过使盖板的下表面与托盘的安装 面相贴合，即，盖板与托盘直接接触，可以避免盖板出现变形、破碎的情况，从而可以提高承载装置的使用寿命。而且，由于盖板的下表面与托盘的安装面相贴合，同时压爪的下表面与晶片上表面的边缘区域相贴合，可以使在晶片的下表面与承载面之间形成密封空间的厚度是恒定的，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。

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，不仅可以降低设备的使用成本，而且还可以提高工艺均匀性。

附图说明

图1为现有的承载装置的剖视图；

图2为本发明第一实施例提供的承载装置的局部剖视图；以及

图3为本发明第二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为本发明第一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12。其中，托盘11包括相互平行的承载面和安装面。其中，托盘11的上表面110用作安装面，盖板12的下表面120与该安装面相贴合，即，盖板12与托盘11直接接触。而且，在托盘11的上表面110设置有凸台15，该凸台15的上表面150用作承载面，用于承载晶片14，且在该承载面上设置有密封圈13，该密封圈13的顶端高于承载面，以在晶片14的下表面140与承载面之间形成密封空间16。具体来说，在靠近承载面边缘的位置处设置有环形凹槽，密封圈13安装在该环形凹槽内，其顶端位于环形凹槽之外，且高于承载面，晶片14的下表面140实际上是与密封圈13相接触，从而在晶片14的下表面140与承载面之间形成密封空间16。另外，在托盘11中设置有冷却通道17，该冷却通道17 的输出端位于承载面上，用以向密封空间16内通入冷却气体(例如氦气)，从而对晶片14进行冷却。

在盖板12上，且与承载面相对应的位置处设置有通孔121，凸台15位于该通孔121内，并且在该通孔121内设置有压爪122，压爪122的下表面与晶片14上表面140的边缘区域相贴合，从而将晶片14压在承载面上，进而实现对晶片14的固定。

通过将托盘11的上表面110用作与盖板12的下表面相贴合的安装面，将凸台15的上表面150用作用于承载晶片14的承载面，可以使安装面低于承载面，以保证在将盖板12置于托盘11的安装面上时，压爪122能够压住晶片14。而且，由于盖板12的下表面120与该安装面相贴合，同时压爪122的下表面与晶片14上表面140的边缘区域相贴合，因此，密封空间16的厚度满足以下公式：

H4＝H1-H2-H3，

其中，H4为密封空间16的厚度，H1为压爪122的下表面与盖板12的下表面之间的竖直间距，H2为凸台15的厚度，H3为晶片14的厚度。由于尺寸H1、H2和H3均是恒定的，因此，H4必然是恒定的。也就是说，当尺寸H1、H2和H3确定以后，H4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12的关键尺寸为H1，而加工托盘11的关键尺寸为H2，通过控制H1和H2的大小，可以精确地控制H4的大小，从而可以精确地控制密封圈4的压缩量。优选的，密封空间16的厚度H4的取值范围在50～150μm，进一步优选为70～90μm。

当将本发明实施例提供的承载装置作为电容来分析可知，晶片14作为一个电极板，托盘11作为另一个电极板，且在晶片14的下表面与凸台15的上表面之间形成一个电容。由于H4的大小是恒定的，即，晶片14下表面的各个区域与凸台15的上表面之间的竖直间隙相等，因此，在晶片14的下表面与凸台15的上表面之间形成的电容的容值一致，从而可以使形成的电场在晶片各个区域的分布趋于均匀，进而可以提高晶片的刻蚀均匀性。

另外，由于盖板12的下表面120与该安装面相贴合，即，盖板12与托盘11直接接触，可以避免盖板12出现变形、破碎的情况，从而可以提高承载装置的使用寿命。

需要说明的是，承载面的数量，即，凸台15的数量可以为一个；或者，也可以为多个，且多个承载面间隔分布，从而可以承载多个晶片。在多个承载面的情况下，盖板上的通孔121的数量与凸台15的数量相对应，且各个凸台15一一对应地位于各个通孔121内。

在实际应用中，托盘11可以采用导电材料制作，例如铝、不锈钢或碳化硅等等。盖板12优选可以采用与托盘11相同的材料制作，以保证在晶片14周围的电场环境一致。

图3为本发明第二实施例提供的承载装置的局部剖视图。请参阅图3，本实施例提供的承载装置与上述第一实施例相比，同样包括托盘21和盖板22。二者的结构和功能在上述第一实施例中已有了详细描述，在此不再赘述。下面仅对本实施例与上述第一实施例的区别进行详细描述。

具体地，托盘21的上表面210用作安装面，且在该托盘21的上表面设置有凸台25，该凸台25位于盖板22的通孔211内，且在凸台25的上表面250设置有凹槽26，该凹槽26的底面260用作承载面。并且，在凹槽26的底面260上设置有密封圈23，该密封圈23的顶端高于承载面。进一步说，晶片24被置于凹槽26中，并与密封圈23相接触，从而在晶片24的下表面与承载面之间形成密封空间。

此外，凹槽26的厚度小于晶片24的厚度与密封空间的厚度的总和，以保证当盖板22的下表面220与托盘21的安装面相贴合时，压爪222的下表面223与晶片24上表面的边缘区域相贴合，同时压爪222的下表面223与凸台25的上表面250之间形成竖直间隙，从而可以压住晶片24。

综上所述，本发明实施例提供的承载装置，其通过使盖板的下表面与托盘的安装面相贴合，即，盖板与托盘直接接触，可以避免盖板出现变形、破碎的情况，从而可以提高承载装置的使用寿命。而且，由于盖板的下表面与托盘的安装面相贴合，同时压爪的下表面与晶片 上表面的边缘区域相贴合，可以使在晶片的下表面与承载面之间形成密封空间的厚度是恒定的，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。

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，不仅可以降低设备的使用成本，而且还可以提高工艺均匀性。

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。