一种托盘盖板组件的制作方法

本实用新型涉及刻蚀用的晶片承载装置，尤其涉及图形化蓝宝石衬底刻蚀用的托盘盖板组件。

背景技术：

图形化蓝宝石衬底(Patterned Sapphire Substrates)，是目前普遍采用的一种提高GaN基LED器件出光效率的方法。图形化蓝宝石衬底是采用干法刻蚀技术，对存在掩膜图形的蓝宝石衬底进行刻蚀，从而得到带有一定图形的蓝宝石衬底。

图7是目前常用的感应耦合式等离子体设备的原理图，该装置一般由反应腔4、卡盘6与耦合线圈3组成，卡盘6位于反应腔4内，并与匹配器10和射频源11连接，卡盘6上安装晶片承载装置5(包括晶片及其附件)。耦合线圈3位于反应腔4上方的介质窗12上方并与匹配器2和射频源1相连接。在工艺过程中，进入反应腔4的工艺气体被耦合线圈3电离形成等离子体，生成的等离子体作用于晶片表面。分子泵抽出反应腔4中的气体。在这一过程中，耦合线圈3主要决定产生的等离子体特性及分布，而晶片附近的结构(未标出)则决定处理晶片表面的离子能量特性及分布。工艺过程中为了冷却晶片，一般需要在卡盘上通He气，对晶片背面进行He气冷却。

目前LED刻蚀设备中，采用的卡盘6可以是机械卡盘或静电卡盘，较常用的晶片承载装置5如图8所示，主要包括托盘51、晶片7、盖板52、密封圈53、盖板螺钉54，其中盖板52通常为石英材料。在托盘51上开有供冷却用的背吹He气孔55，由于He气冷却需要一定的压力，因此需要盖板52将晶片7压紧在托盘51上并用密封圈53密封。

通常情况下，为保证晶片的冷却效果，密封圈53的压缩量要被压缩到最大，晶片7需要被压紧到托盘51上，且晶片7与托盘51的表面之间形成有间隙56。这样，为了避免过定位，盖板52与托盘51之间会留有一定的间隙57。

在GaN-ISO刻蚀等高刻蚀速率的刻蚀工艺中，射频功率通常较高，等离子体反应热会很快在盖板表面聚集，盖板温度会很高。

由于托盘盖板之间存在间隙57，在腔室内工艺中，此间隙57中为真空，不存在导热介质，因此盖板的热量无法有效的传递出去，最终盖板温度通常在150℃以上，而这些热量会通过盖板与晶片接触的压边或压爪直接传递给晶片，而晶片上的光刻胶通常的前期烘烤温度为100℃左右，盖板传递给晶片的热量会很容易导致晶片糊胶，最终晶片报废。

公开于本实用新型背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种托盘盖板组件，在保证晶片冷却的前提下，解决盖板散热问题，避免产生糊胶。

本实用新型的目的是这样实现的：一种托盘盖板组件，所述托盘盖板组件包括托盘和盖板，所述托盘上放置有晶片，所述盖板将晶片压紧到所述托盘上；所述晶片与所述托盘之间具有第一间隙，所述盖板与所述托盘之间具有第二间隙；所述托盘上设有与所述第一间隙连通的第一冷却介质孔，所述托盘上还设有与所述第二间隙连通的第二冷却介质孔；冷却介质通过所述第一冷却介质孔和所述第二冷却介质孔分别对所述晶片和所述盖板进行冷却。

现有技术中的托盘只设有与晶片和托盘之间的间隙相通的冷却介质孔，而在盖板与托盘之间间隙形成为真空区域，影响了盖板的散热。本实用新型在托盘上同时设置与第一间隙连通的第一冷却介质孔、与第二间隙连通的第二冷却介质孔，分别对晶片和盖板进行冷却，改善了盖板的散热条件，避免产生糊胶，同时也保证了晶片的冷却效果。

在本实用新型的一较佳实施方案中，所述托盘和所述盖板之间设有密封结构，所述密封结构用于密封通入到所述第二间隙内的冷却介质。

为了使通入到第二间隙内的冷却介质产生一定的压力，以增加冷却效果，故此在托盘和盖板之间设置密封结构。

在本实用新型的一较佳实施方案中，所述密封结构包括密封凹槽和密封圈，所述密封凹槽设在所述托盘和/或所述盖板的周向边缘，所述密封圈安装在所述密封凹槽内。

在本实用新型的一较佳实施方案中，所述密封结构包括外部密封环和片位密封环；所述外部密封环设置在所述托盘和/或所述盖板的周向边缘；所述片位密封环围绕着所述托盘上的每个晶片设置在所述托盘和/或所述盖板上。

在本实用新型的一较佳实施方案中，所述外部密封环和所述片位密封环的径向宽度为4mm-8mm；所述外部密封环和所述片位密封环的轴向高度为0.01mm-0.1mm。

在本实用新型的一较佳实施方案中，所述外部密封环和所述片位密封环的径向宽度为5mm；所述外部密封环和所述片位密封环的轴向高度为0.05mm。

在本实用新型的一较佳实施方案中，所述盖板暴露在所述第二间隙的表面上还设有散热部。

在盖板上设置散热部可以进一步改善盖板在狭小间隙内的散热效果。

在本实用新型的一较佳实施方案中，所述散热部形成为散热凹槽，所述散热凹槽包括沿所述盖板的径向延伸的第一凹槽组和沿所述盖板的弦向延伸的第二凹槽组；所述第一凹槽组中和所述第二凹槽组中均包括多条相互平行排列的凹槽。

采用散热凹槽的结构形式容易制造，例如在制造盖板时通过模具一体形成。采用多条相互平行排列的凹槽能增加散热面积。

在本实用新型的一较佳实施方案中，所述第一凹槽组分布在所述盖板上相邻两通孔之间的部分；所述第二凹槽组分布在所述盖板的圆周边缘部分。

径向延伸的凹槽组分布在相邻两通孔之间，弦向延伸的凹槽组分布在圆周边缘，能充分合理地利用盖板的有限表面空间。

在本实用新型的一较佳实施方案中，相邻两个所述凹槽之间的部分形成散热鳍，所述散热鳍纵截面的面积为5mm²，所述散热鳍延伸的总长度大于3000mm。增加散热面积30％以上。

综上所述，与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、在托盘上同时设置与第一间隙连通的第一冷却介质孔、与第二间隙连通的第二冷却介质孔，分别对晶片和盖板进行冷却，改善了盖板的散热条件，避免产生糊胶，同时也保证了晶片的冷却效果。

2、在托盘和盖板之间设置密封结构，可以使通入到第二间隙内的冷却介质产生一定的压力，增加冷却效果。

3、在盖板上设置散热部可以进一步改善盖板在狭小间隙内的散热效果。

4、采用散热凹槽的结构形式容易制造，例如在制造盖板时通过模具一体形成。采用多条相互平行排列的凹槽能增加散热面积。

5、径向延伸的凹槽组分布在相邻两通孔之间，弦向延伸的凹槽组分布在圆周边缘，能充分合理地利用盖板的有限表面空间。

在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本实用新型某些原理的具体实施方案中，本实用新型的装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。

附图说明

图1为本实用新型示例性实施方案的托盘盖板组件的剖视图；

图2为本实用新型示例性实施方案的托盘的俯视图；

图3为本实用新型示例性实施方案的盖板的仰视图；

图4为本实用新型另一示例性实施方案的托盘盖板组件的剖视图；

图5为图4中托盘盖板组件的外部密封环处的放大视图；

图6为图4中托盘盖板组件的片位密封环处的放大视图；

图7为感应耦合等离子体源的结构图；以及

图8为现有技术中托盘盖板组件的局部剖视图。

应当了解，所附附图并非按比例地绘制，显示了说明本实用新型的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本实用新型的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图中，贯穿附图的多幅图，附图标记涉及本实用新型的相同或等同的部分。

具体实施方式

下面将详细参考本实用新型的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本实用新型将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本实用新型限制为那些示例性实施方案。相反，本实用新型旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

在以下描述中所使用的技术术语仅是为了描述特定实施方案的目的并不旨在对本实用新型进行限制。

包括以下描述中使用的技术术语和科学术语的所有术语可以具有本领域技术人员通常理解的含义，除非另有说明。另外，在一般使用的字典中定义的术语解释为具有与相关技术文献和本实用新型的公开相符的含义，除非另有说明，否则不解释为具有理想的或过于正式的含义。

在下文中，将参照附图描述根据本实用新型示例性实施方案的托盘盖板组件。

参见图1、图2和图3，图1为本实用新型示例性实施方案的托盘盖板组件100的剖视图；图2为本实用新型示例性实施方案的托盘30的俯视图；图3为本实用新型示例性实施方案的盖板20的仰视图。本实用新型提供了一种托盘盖板组件100，在本实施方案中用于图形化蓝宝石衬底刻蚀工艺中承载晶片，然后装载到卡盘上进行加工。所述托盘盖板组件100包括托盘30和盖板20，所述托盘30上设置有片位301，在片位301处可以设置凸台也可以不设置凸台，片位301处放置有晶片7，所述盖板20上设有多个与片位位置和大小相对应的通孔201，盖板20与托盘30通过多个螺钉9连接，将晶片7压紧到所述托盘30上，晶片7通过通孔201露出其被加工面。根据工艺的要求，所述晶片7与所述托盘30之间具有第一间隙40，所述盖板20与所述托盘30之间具有第二间隙50。晶片7边缘与托盘30之间具有密封圈60，将第一间隙40密封，以增加通入第一间隙40内冷却介质的压力。所述托盘30上设有与所述第一间隙40连通的第一冷却介质孔302以及与所述第二间隙50连通的第二冷却介质孔303；第一冷却介质孔302和第二冷却介质孔303为贯穿托盘整个厚度的通孔，第一冷却介质孔302的孔径较小，分布在片位301区域内(即与晶片相对的区域内)且孔密度较大。第二冷却介质孔303孔径较大，例如孔径为φ1mm～φ2mm左右，分布在托盘30上片位301区域以外与盖板20相对的区域内，孔密度较小。第二冷却介质孔303根据片位301的排布方式进行均布，面积通常占待冷却面积的0.1％左右。托盘30上还设有与盖板20进行螺钉连接的螺纹孔304。冷却介质(本实施方案中通入的冷却介质是He气)通过第一冷却介质孔302进入第一间隙40对所述晶片7进行冷却，He气通过第二冷却介质孔303进入第二间隙50对所述盖板20进行冷却。改善了盖板20的散热条件，避免产生糊胶，同时也保证了晶片7的冷却效果。

进一步地，根据工艺需求，通入到第二间隙50内的冷却介质需要产生一定的压力，达到均匀冷却的效果，故在所述托盘30和所述盖板20之间设有密封结构，所述密封结构用于密封通入到所述第二间隙50内的冷却介质，以增加冷却效果。一般提供的He气的压力在4～8Torr，流量控制在3sccm以内。本领域普通技术人员应该理解的是，此处所说的密封结构可以采用多种形式的密封结构，并不限于本文中所列举的几种示例性实施方案。

在一个示例性实施方案中，所述密封结构包括密封凹槽71和密封圈72，所述密封凹槽71可以设在所述托盘30的周向边缘(如本实施方案)，也可以设置在盖板20的周向边缘，或者密封凹槽71也可以一部分(如上部)设在所述盖板20的周向边缘而另一部分(如下部)设在托盘30的周向边缘，通过盖板20和托盘30的上下扣合形成完整的密封凹槽71。所述密封圈72安装在所述密封凹槽71内，被盖板20压紧。

参见图4、图5和图6，图4为本实用新型另一示例性实施方案的托盘盖板组件100的剖视图；图5为图4中托盘盖板组件100的外部密封环73处的放大视图；图6为图4中托盘盖板组件100的片位密封环74处的放大视图；在另一个示例性实施方案中，所述密封结构包括外部密封环73和片位密封环74。所述外部密封环73可以设置在所述托盘30的周向边缘(如本实施方案)，也可以设置在盖板20的周向边缘，通过压紧形成密封作用；外部密封环73可以与盖板20或托盘30一体形成为向上突出的环形体。或者外部密封环73也可以一部分(如上部)设在所述盖板20的周向边缘而另一部分(如下部)设在托盘30的周向边缘，通过盖板20和托盘30的上下扣合使上下两部分的端面压紧形成密封。片位密封环74围绕着所述托盘30上的每个晶片7设置，也就是说，在每个片位301处均环绕其一周设有片位密封环74。片位密封环74可以设在所述托盘30上(如本实施方案)，也可以设置在盖板20上，通过压紧形成密封作用；片位密封环74可以与盖板20或托盘30一体形成为向上突出的环形体。或者片位密封环74也可以一部分(如上部)设置在所述盖板20上而另一部分(如下部)设置在托盘30上，通过盖板20和托盘30的上下扣合使上下两部分的端面压紧形成密封。

进一步地，所述外部密封环73和所述片位密封环74的径向宽度W为4mm-8mm，优选为5mm；所述外部密封环73和所述片位密封环74的轴向高度H为0.01mm-0.1mm，优选为0.05mm。

进一步地，所述盖板20暴露在所述第二间隙50的表面上还设有散热部。在盖板20上设置散热部可以进一步改善盖板20在狭小间隙内的散热效果。本领域普通技术人员应该理解的是，散热部可以采用多种形式的散热结构，例如能够增加表面积的突起或凹部，并不限于本文中所列举的几种示例性实施方案。

在一个示例性实施方案中，所述散热部形成为散热凹槽80，所述散热凹槽80包括沿所述盖板20的径向延伸的第一凹槽组81和沿所述盖板20的弦向延伸的第二凹槽组82。所述第一凹槽组81中和所述第二凹槽组82中均包括多条相互平行排列的凹槽。换句话说，第一凹槽组81中的多条凹槽的延伸方向均沿着盖板20的径向；第二凹槽组82中的多条凹槽的延伸方向均沿着盖板20的弦向，即垂直于径向的方向。采用散热凹槽80的结构形式容易制造，例如在制造盖板20时通过模具一体形成。采用多条相互平行排列的凹槽能增加散热面积。

进一步地，所述第一凹槽组81分布在所述盖板20上相邻两通孔201之间的部分；所述第二凹槽组82分布在所述盖板20的圆周边缘部分。换句话说，盖板20上设有多个均匀分布的第一凹槽组81和多个均匀分布的第二凹槽组82。径向延伸的凹槽组分布在相邻两通孔201之间，弦向延伸的凹槽组分布在圆周边缘，能充分合理地利用盖板20的有限表面空间。

进一步地，相邻两个所述凹槽之间的部分形成散热鳍，即平行排列的多条凹槽之间形成的突条，所述散热鳍纵截面的面积为5mm²，所述散热鳍延伸的总长度大于3000mm。散热鳍的纵截面是指与其延伸方向垂直的平面。

综上所述，本实用新型的有益效果是：

1、在托盘上同时设置与第一间隙连通的第一冷却介质孔、与第二间隙连通的第二冷却介质孔，分别对晶片和盖板进行冷却，改善了盖板的散热条件，避免产生糊胶，同时也保证了晶片的冷却效果。

2、在托盘和盖板之间设置密封结构，可以使通入到第二间隙内的冷却介质产生一定的压力，增加冷却效果。

3、在盖板上设置散热部可以进一步改善盖板在狭小间隙内的散热效果。

4、采用散热凹槽的结构形式容易制造，例如在制造盖板时通过模具一体形成。采用多条相互平行排列的凹槽能增加散热面积。

5、径向延伸的凹槽组分布在相邻两通孔之间，弦向延伸的凹槽组分布在圆周边缘，能充分合理地利用盖板的有限表面空间。

前面对本实用新型具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并非意欲穷尽，或者将本实用新型严格限制为所公开的具体形式，显然，根据上述教导可能进行很多改变和变化。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本实用新型的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本实用新型的范围意在由所附权利要求书及其等同形式所限定。