分体式pss刻蚀托盘治具的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于半导体技术领域。
【背景技术】
[0002]PSS刻蚀的对象是蓝宝石衬底，属于微米级加工工艺，工艺要求之一是片内均匀性高(〈3%)，特别是要求边缘区域的图形要对称且不能有粘连。随着行业标准的不断提升，边缘区域的质量越来越受重视，随之而来的是对边缘问题的处理能力构成了各PSS厂家，乃至于ICP设备厂商的核心竞争力，而在该工艺中托盘治具是影响边缘问题的关键因素。
[0003]目前，市场上用于PSS刻蚀的托盘治具有大约以下2种结构。
[0004]结构一:金属托盘配合石英盖板。这种治具的优点是制造工艺简单，制造成本低廉。缺点是，由于刻蚀的晶圆需要靠石英的边缘进行压片，而石英材质不具备延展性，较脆弱。所以，经常会发生石英盘压边处崩损的事故。特别地，为了刻蚀副产物挥发的方便，石英盖板的上表面距晶圆被刻蚀的上表面的高度要低。换句话讲，为了保证刻蚀的均匀性，石英盖板必须做薄，这就进一步降低了石英盖板的强度，使得盖板更易损坏。此外，由于与晶圆直接接触的材料为石英，而石英是绝缘体，这将导致等离子场在靠近晶圆边缘的地方由于绝缘体的影响，而发生电场的偏转，从而使得边缘区域的刻蚀速率与整体有较大差距，并且由于电场的偏转，刻蚀出来的图形的形貌也不会对称。而不对称的PSS结构在外延生长过程中会产生不期望的异常结构。
[0005]结构二:金属托盘配合金属盖板。这种治具的优点是制造工艺简单，制造成本较低廉，边缘效应不明显。缺点是，金属盖板在刻蚀过程中直接接触高能等离子体，盖板的材质本身也会参与到物理化学反应中去。生成物的成分更加复杂，对设备的保养周期造成影响。同样地，为了保证副产物可以顺利被抽走，金属盖板必须要薄，但金属自身的延展性会使得金属盖板在使用过程中发生形变，从而导致冷却问题的发生。
[0006]由于治具的结构与材料的成分比例都会对ICP刻蚀设备的反射功率构成影响，或者说，一定的治具结构和材料成分是与设备的其他硬件结构相对应、相匹配的。这就意味着一旦治具结构和成分确定后，设备的其他硬件机构也就基本定型了。如果要进行治具类型的更换，就必然会涉及到设备硬件结构的变更，改造的成本与工作量都会显著上升。
【发明内容】
[0007]本实用新型的目的在于解决一种ICP刻蚀中使用的治具设计方案，既可以减弱ICP刻蚀中普遍存在的边缘效应(保证边缘图形对称且不粘连)，又可以延长治具的使用寿命，同时还能够简化治具的使用与操作。
[0008]为了达到上述目的，本实用新型提供的一种分体式PSS刻蚀托盘治具，包括由石英、金属或者陶瓷材料制成的托盘、由石英材料制成的盖板以及复数个由金属材料制成的压环，所述的托盘上排列放置多个晶圆片，所述的盖板上设置有多个开孔，每个所述的开孔的位置与托盘上的晶圆片的位置相对应以使晶圆片从开孔处露出，每个所述的开孔的边缘嵌套有压环，所述的压环呈环形并压在晶圆片的周向边缘。
[0009]作为进一步的改进，所述的盖板的厚度为3~6mm。
[0010]作为进一步的改进，每个所述的开孔内壁设置有用于与压环嵌套安装的搭阶。
[0011]作为进一步的改进，所述的压环具有用于压紧晶圆片的小爪或内环。
[0012]作为进一步的改进，所述的晶圆片具有定位边，所述的压环、开孔也配合设置有定位边。
[0013]作为进一步的改进，所述的压环的厚度与开孔的深度相适应。
[0014]作为进一步的改进，还包括定位盘，用于将晶圆片放入到托盘预定位置。
[0015]由于采用了以上技术方案，本实用新型将石英件的优点与金属件的优点结合了起来，对边缘效应有较好的改善效果，特别地，对于现有技术中提到的治具可以起到良好的替代与改造作用，可以既保证边缘图形得到有效优化，而成分比例又相对稳定，从而节省了设备整体改造带来的成本与人工损耗。
【附图说明】
[0016]图1描述了根据本实用新型的分体式PSS刻蚀托盘治具的托盘的主视图；
[0017]图2描述了根据本实用新型的分体式PSS刻蚀托盘治具的盖板的主视图；
[0018]图3描述了根据本实用新型的分体式PSS刻蚀托盘治具的盖板的局部剖视图；
[0019]图4描述了根据本实用新型的分体式PSS刻蚀托盘治具的压环的主视图；
[0020]图5描述了根据本实用新型的分体式PSS刻蚀托盘治具的压环的局部剖视图；
[0021]图6描述了另一个实施例中分体式PSS刻蚀托盘治具的压环的主视图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0023]实施例一
[0024]参见附图1至附图5所示，图1描述了根据本实用新型的分体式PSS刻蚀托盘治具的托盘的主视图；图2描述了根据本实用新型的分体式PSS刻蚀托盘治具的盖板的主视图；图3描述了根据本实用新型的分体式PSS刻蚀托盘治具的盖板的局部剖视图；图4描述了根据本实用新型的分体式PSS刻蚀托盘治具的压环的主视图；图5描述了根据本实用新型的分体式PSS刻蚀托盘治具的压环的局部剖视图。
[0025]如附图1与附图2所示，本实用新型的分体式PSS刻蚀托盘治具，包括托盘1、由石英材料制成的盖板2以及复数个由金属材料制成的压环3，还包括定位盘(图中未示出)，用于将晶圆片4放入到托盘I预定位置。托盘I的材质不进行限制，既可以是石英，又可以是金属，还可以是陶瓷，本实施例中优选金属材质，托盘I上通过定位盘排列放置多个晶圆片4。盖板2的设计是本实用新型的主体内容，盖板2的材质是以石英为主体材料，根据待处理晶圆的尺寸，以及金属压环的厚度在石英主体上设计多个开孔5 (具体的掏洞数量按处理晶圆片的数量进行设计，例如本实施例中的21个开孔)，每个开孔5的位置与托盘I上的晶圆片4的位置相对应以使晶圆片4从开孔5处露出，每个开孔5的边缘嵌套有压环3，压环3呈环形并压在晶圆片4的周向边缘。为保证石英盖板的强度，同时兼顾副产物的及时排出，石英盖板的厚度要控制在3~6_。
[0026]如附图3所示，为了保证金属压环可以方便牢固地套在石英盖板2上，需要将石英盖板需套环的位置加工，每个开孔5内壁设置有用于与压环3嵌套安装的搭阶6，当压环3嵌套在开孔5上时，压环3的顶部31与搭阶6结合在一起。
[0027]如附图4所示与附图5所示，压环3的厚度32与开孔5的深度相适应，同时压环3具有用于压紧晶圆片4的小爪或内环7，压环3的顶部31可以设计为将金属环压入对应的石英开孔内之后与盖板2的表面平齐。
[0028]需要作业时，先用定位盘将晶圆片放入到金属托盘上的对应位置上，然后移除定位盘，将安装好压环的盖板压在托盘上，将治具的上下部分固定起来，最后，放到ICP刻蚀设备中进行刻蚀作业。由于采用了以上技术方案，本实用新型将石英件的优点与金属件的优点结合了起来，对边缘效应有较好的改善效果，特别地，对于现有技术中提到的治具可以起到良好的替代与改造作用，可以既保证边缘图形得到有效优化，而成分比例又相对稳定，从而节省了设备整体改造带来的成本与人工损耗。
[0029]实施例二
[0030]参见附图6所示，图6描述了另一个实施例中分体式PSS刻蚀托盘治具的压环的主视图。本实施例中的压环整体与实施例一种的压环结构相类似，区别在于实际中的晶圆片往往并不是绝对的圆形，而是存在一个定位边，所以，对应的压环3、开孔5都需要设计定位边8。
[0031]以上实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种分体式PSS刻蚀托盘治具，其特征在于:包括由石英、金属或者陶瓷材料制成的托盘(1)、由石英材料制成的盖板(2)以及复数个由金属材料制成的压环(3)，所述的托盘(I)上排列放置多个晶圆片(4)，所述的盖板(2)上设置有多个开孔(5)，每个所述的开孔(5 )的位置与托盘(I)上的晶圆片(4 )的位置相对应以使晶圆片(4 )从开孔(5 )处露出，每个所述的开孔(5)的边缘嵌套有压环(3)，所述的压环(3)呈环形并压在晶圆片(4)的周向边缘。2.根据权利要求1所述的分体式PSS刻蚀托盘治具，其特征在于:所述的盖板(2)的厚度为3~6mm。3.根据权利要求1所述的分体式PSS刻蚀托盘治具，其特征在于:每个所述的开孔(5)内壁设置有用于与压环(3)嵌套安装的搭阶(6)。4.根据权利要求1所述的分体式PSS刻蚀托盘治具，其特征在于:所述的压环(3)具有用于压紧晶圆片(4)的小爪或内环(7)。5.根据权利要求1所述的分体式PSS刻蚀托盘治具，其特征在于:所述的晶圆片(4)具有定位边，所述的压环(3 )、开孔(5 )也配合设置有定位边。6.根据权利要求1所述的分体式PSS刻蚀托盘治具，其特征在于:所述的压环(3)的厚度与开孔(5)的深度相适应。7.根据权利要求1所述的分体式PSS刻蚀托盘治具，其特征在于:还包括定位盘，用于将晶圆片(4 )放入到托盘(I)预定位置。
【专利摘要】本实用新型公开了一种分体式PSS刻蚀托盘治具，包括托盘、由石英材料制成的盖板以及复数个由金属材料制成的压环，所述的托盘上排列放置多个晶圆片，所述的盖板上设置有多个开孔，每个所述的开孔的位置与托盘上的晶圆片的位置相对应以使晶圆片从开孔处露出，每个所述的开孔的边缘嵌套有压环，所述的压环呈环形并压在晶圆片的周向边缘。由于采用了以上技术方案，本实用新型将石英件的优点与金属件的优点结合了起来，对边缘效应有较好的改善效果，特别地，对于现有技术中的治具可以起到良好的替代与改造作用，可以既保证边缘图形得到有效优化，而成分比例又相对稳定，从而节省了设备整体改造带来的成本与人工损耗。
【IPC分类】H01L21/673
【公开号】CN204905227
【申请号】CN201520515294
【发明人】魏臻, 孙智江, 贾辰宇
【申请人】海迪科（南通）光电科技有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年7月16日