承载装置及工艺腔室的制作方法

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种承载装置及工艺腔室。

背景技术：

目前，物理气相沉积(PVD)技术或溅射(Sputtering)沉积技术是半导体工业中广为使用的一类薄膜制造技术，泛指采用物理方法制备薄膜的薄膜制备工艺。在物理气相沉积设备中，晶片或者放置晶片的托盘通过机械手传输至工艺腔室后，通过顶针(PIN)的升降实现晶片或托盘与机械手的分离，便于机械手对晶片或托盘的取放(此位置即为传片位)，再配合加热基座的升降带动晶片或托盘在竖直方向上的升降，实现晶片或托盘与顶针的脱离，使晶片在工艺位置时能够置于加热基座上进行加工工艺。

如图1和图2所示，在现有技术中，加热基座11与工艺腔室12固定，并可在竖直方向上升降，三根顶针13分别一一对应穿过设置在加热基座11中的三个通孔14，三个通孔14沿加热基座11的周向均匀间隔分布，顶针13通过螺母15与支撑架16连接，支撑架16通过升降机构17固定在工艺腔室12内，升降机构17用于带动支撑架16及顶针13在竖直方向上升降，在进行晶片18传输时，安装有顶针13的支撑架16在升降机构17的带动下，运动至传片位，此时，顶针13的上表面高于加热基座11的上表面，机械手将晶片18传入工艺腔室12，并通过机械手的运动将晶片18放置在顶针13的上表面上，机械手随后退出工艺腔室12，在进行晶片18的加工工艺时，加热基座11首先上升至传片位，使晶片18与顶针13的上表面脱离，以托起晶片18，随后加热基座11与晶片18一起上升运动至工艺位置，进行加工工艺。

但是，在现有技术中，在安装顶针13和加热基座11的过程中，需先将顶针13安装在支撑架16上，再将加热基座11安装到腔室内，并在安装加热基座11时，要注意将设置在加热基座11中供顶针13穿过的多个通孔14与多个顶针13一一对应，当其中某一个或多个顶针13需要维护更换时，则需要将加热基座11整体拆除后，才能对顶针13进行拆卸维护，这就导致顶针13的拆装与维护极为不便，并且，为了避免由于加工精度和安装误差等因素，导致顶针13与通孔14在顶针13与加热基座11升降过程中发生干涉的问题，通常加热基座11中的通孔14的直径与顶针13的直径相比要大于6mm，以在通孔14与顶针13之间留有较大间隙，这就导致加热基座11托起晶片18进行加工工艺时，在通孔14与顶针13的较大间隙处出现温度较低的区域，导致加热基座11的散热加剧，影响加热基座11加热晶片18的均匀性，使晶片18的加工效果较差。

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工艺腔室，其能够便于对托件进行拆装与维护，并能够减少基座的散热，提高晶片的加热均匀性，提高晶片的加工效果。

为实现本发明的目的而提供一种承载装置，包括可升降的基座和至少三个可升降的顶针，所述基座能够上升至工艺位置或下降至传片位置，且在所述基座中设置有供所述顶针穿过且贯穿其厚度的通孔，且所述通孔与所述顶针一一对应设置，所述承载装置还包括托件，所述托件的数量与所述通孔的数量相同，且一一对应的安装在各个所述通孔中，并且所述托件能够相对于所述基座升降，以在所述基座位于所述传片位置时，能够被所述顶针托起并上升至第一位置，且在所述第一位置时，所述托件的上表面高于所述基座的上表面，用于承载晶片；在所述基座自所述传片位置上升至所述工艺位置时，能够被所述基座托起并上升至第二位置，且在所述第二位置时，所述托件的上表面不高于所述基座的上表面。

优选的，在每个所述通孔的内壁上设置有第一凸部，每个所述托件包括托本体和相对于所述托本体的侧壁凸出的第二凸部，在所述托件位于所述第二位置时，所述第二凸部叠置在所述第一凸部上。

优选的，所述第一凸部为沿所述通孔的内周壁周向设置的第一环形凸块，所述第一环形凸块的内径自上而下先逐渐减小，后在内径最小的一端保持内径不变的沿所述通孔的轴线方向延伸至所述基座的下表面；

所述第二凸部为环绕在所述托本体周围的第二环形凸块，且所述第二环形凸块的外径自上而下逐渐减小，并与所述第一环形凸块的内径相配合，以在所述托件位于所述第二位置时，所述第一环形凸块的内周壁与第二环形凸块的外周壁相接触。

优选的，所述第一凸部为沿所述通孔的内壁周向设置的第一环形凸块，且所述第一环形凸块的内径自上而下逐渐减小，所述第二凸部为环绕在所述托本体周围的第二环形凸块，且所述第二环形凸块的外径自上而下逐渐减小，并与所述第一环形凸块的内径相配合，以在所述托件位于所述第二位置时，所述第一环形凸块的内周壁与第二环形凸块的外周壁相接触。

优选的，在所述托件位于所述第二位置时，所述托本体的上表面低于所述基座的上表面。

优选的，在所述托件位于所述第二位置时，所述托本体的上表面与所述基座的上表面之间的距离大于0.05mm，且小于0.1mm。

优选的，所述托本体伸入至所述第一环形凸块中，并在所托本体中沿所述通孔的轴线方向设置有容纳槽，所述容纳槽的槽口开设在所述托本体的下表面，用于供所述顶针伸入所述托本体中。

优选的，所述容纳槽的内径与所述顶针的直径之差大于或等于6mm。

优选的，所述第一环形凸块的最小内径与所述托本体的外径之差大于0.3mm，且小于0.5mm。

优选的，所述承载装置还包括固定支架和固定螺母，所述固定支架与工艺腔室连接，并在所述固定支架中设置有供所述顶针穿过的通孔，所述通孔的数量与所述顶针的数量相同，且一一对应设置；

每个所述顶针均包括固定部和螺纹部，其中，所述固定部设置在所述顶针的外壁上，并沿所述顶针的径向凸出，所述螺纹部与所述固定螺母螺纹配合；

在所述顶针穿过所述通孔时，所述固定部位于所述通孔的上方，所述螺纹部至少部分位于所述通孔的下方，以通过所述固定螺母与所述螺纹部螺纹配合将所述顶针与所述固定支架连接。

本发明还提供一种工艺腔室，在工艺腔室内设置有用于承载晶片的承载装置，所述承载装置采用本发明提供的所述承载装置。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的承载装置，包括可升降的基座、至少三个可升降的顶针和托件，并在基座中设置有供顶针穿过且贯穿其厚度的通孔，其中，托件的数量与通孔的数量相同，且一一对应的安装在各个通孔中，并能够相对于基座升降，与现有技术相比，本发明提供的承载装置在传片过程中，托件被顶针托起上升至托件的上表面高于基座的上表面的第一位置，以借助托件与晶片接触进而承载晶片，而不是通过顶针直接与晶片接触承载晶片，因此，本发明提供的承载装置将现有技术中对顶针的维护更换转变为对托件的维护更换，而在对托件进行维护或更换时，仅需通过顶针将托件托起上升至托件的上表面高于基座的上表面，就可以将托架从通孔中取出进行维护或更换，在维护或更换之后，仅需将托件放入对应的通孔中即可，从而便于对托件进行拆装与维护。并且，托件在基座自传片位置上升至工艺位置时，能够被基座托起上升至托件的上表面不高于基座的上表面的第二位置，以使托件在工艺过程中始终处于通孔中，以使基座中的通孔被托件填充，从而能够减少基座的散热，提高晶片的加热均匀性，提高晶片的加工效果。

本发明提供的工艺腔室，借助本发明提供的承载装置承载晶片，以能够便于对托件进行拆装与维护，并能够减少基座的散热，提高晶片的加热均匀性，提高晶片的加工效果。

附图说明

图1为现有技术中承载装置与工艺腔室的结构示意图；

图2为现有技术中承载装置的结构示意图；

图3为本发明提供的承载装置及工艺腔室的结构示意图；

图4a为本发明提供的承载装置的结构示意图；

图4b为本发明中通孔的另一种形式的结构示意图；

图4c为本发明中通孔的又一种形式的结构示意图；

图4d为本发明中通孔的再一种形式的结构示意图；

图5为本发明提供的承载装置的结构示意图；

图6为本发明提供的承载装置的结构示意图；

图7为本发明提供的承载装置的结构示意图；

图8为本发明提供的承载装置的结构示意图；

图9为本发明提供的承载装置的结构示意图；

附图标记说明：

11-加热基座；12-工艺腔室；13-顶针；14-通孔；15-螺母；16-支撑件；17-升降机构；18-晶片；21-基座；211-通孔；212-第一环形凸块；22-顶针；221-固定部；222-螺纹部；231-托本体；232-第二环形凸块；233-容纳槽；241-固定支架；242-固定螺母；25-工艺腔室；26-晶片。

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工艺腔室进行详细描述。

如图3-图9所示，本实施例提供一种承载装置，包括可升降的基座21、至少三个可升降的顶针22和托件，其中，基座21能够上升至工艺位置或下降至传片位置，且在基座21中设置有供顶针22穿过且贯穿其厚度的通孔211，且通孔211与顶针22一一对应设置，托件的数量与通孔211的数量相同，且一一对应的安装在各个通孔211中，并且托件能够相对于基座21升降，以在基座21位于传片位置时，能够被顶针22托起并上升至第一位置，且在第一位置时，托件的上表面高于基座21的上表面，用于承载晶片26；在基座21自传片位置上升至工艺位置时，能够被基座21托起并上升至第二位置，且在第二位置时，托件的上表面不高于基座21的上表面。

本实施例提供的承载装置与现有技术相比，在传片过程中，托件被顶针22托起上升至托件的上表面高于基座21的上表面的第一位置，以借助托件与晶片26接触进而承载晶片26，而不是通过顶针22直接与晶片26接触承载晶片26，因此，本实施例提供的承载装置将现有技术中对顶针22的维护更换转变为对托件的维护更换，而在对托件进行维护或更换时，仅需通过顶针22将托件托起上升至托件的上表面高于基座21的上表面，就可以将托架从通孔211中取出进行维护或更换，在维护或更换之后，仅需将托件放入对应的通孔211中即可，从而便于对托件进行拆装与维护。并且，托件在基座21自传片位置上升至工艺位置时，能够被基座21托起上升至托件的上表面不高于基座21的上表面的第二位置，以使托件在工艺过程中始终处于通孔211中，以使基座中的通孔被托件填充，从而能够减少基座21的散热，提高晶片26的加热均匀性，提高晶片26的加工效果。

具体的，在传片过程中，基座21下降至传片位置，托件位于与其对应的通孔211中，至少三个顶针22同时上升，穿过与其对应的通孔211，至少三个顶针22在穿过与其对应的通孔211的过程中，首先与通孔211中的托件接触，并顶起托件共同上升，以将托件托起至托件的上表面高于基座21的上表面的第一位置，此时，机械手携带晶片26进入工艺腔室25，通过机械手的运动将晶片26放置在托件的上表面上，随后机械手退出工艺腔室25，完成传片过程。另外，在机械手携带晶片26进入工艺腔室25后，还可以通过控制顶针22继续上升，以托起托件共同上升，通过托件将机械手上的晶片26托起，使晶片26与机械手脱离，这样也可以使晶片26置于托件的上表面上，以完成传片过程。

如图5-图7所示，在工艺过程中，基座21自传片位置上升至工艺位置，以托起位于托件的上表面上的晶片26，使晶片26承载于基座21的上表面上，以对晶片26进行加工工艺，在基座21自传片位置上升至工艺位置的过程中，首先，基座21自传片位置上升至使基座21的上表面与晶片26相接触的位置，但此时，晶片26可能仍然会与托件的上表面有接触，随后，基座21继续上升，并将托件托起，使托件的上表面不高于基座21的上表面的第二位置，以将晶片26完全托起，最后，基座21同时携带晶片26和托件共同上升至工艺位置，从而通过基座21对晶片26进行加热以对晶片26进行加工，在基座21同时携带晶片26和托件共同上升至工艺位置的过程中，顶针22与托件逐渐脱离。

在本实施例中，在每个通孔211的内壁上设置有第一凸部，每个托件包括托本体231和相对于托本体231的侧壁凸出的第二凸部，在托件位于第二位置时，第二凸部叠置在第一凸部上。

具体的，第一凸部设置在通孔211的内壁上，并朝靠近通孔211的轴线方向凸出，即，第一凸部内径小于通孔211的内径，第二凸部设置在托本体231的侧壁上，并朝远离托本体231的轴线方向凸出，即，第二凸部处的外径大于托本体231内径，且不大于通孔211的内径。也即托件设置在通孔中，且通孔211内的第一凸部与托件上的第二凸部形状适配，且第一凸部可提供托件向上的支撑力，且托件可相对第一凸部做升降运动。具体地，在顶针22上升穿过通孔211的过程中，顶针22与托本体231相接触，以带动托架上升至第一位置，在基座21自传片位置上升至工艺位置的过程中，第一凸部的内周面与第二凸部的外周面相抵接以将托架托起并上升至第二位置，并使第二凸部叠置在第一凸部上，以使基座21自通孔211中向远离晶片26的方向散发的热量降低，从而能够减少基座21的散热，提高晶片26的加热均匀性，提高晶片26的加工效果。

在本实施例中，第一凸部为沿通孔211的内周壁周向设置的第一环形凸块212，第一环形凸块212的内径自上而下先逐渐减小，后在内径最小的一端保持内径不变的沿通孔211的轴线方向延伸至基座21的下表面；第二凸部为环绕在托本体231周围的第二环形凸块232，且第二环形凸块232的外径自上而下先逐渐减小，后在外径最小的一端保持不变的沿通孔211的轴线方向向下延伸；且第二环形凸块232的外径逐渐减小的部分与第一环形凸块212的内径逐渐减小的部分相配合，以在托件位于第二位置时，第一环形凸块212的内周壁与第二环形凸块232的外周壁相接触。

具体的，如图4a所示，第一环形凸块212的内径首先自上而下逐渐减小，随后保持不变，并延伸至基座21的下表面，第二环形凸块232的外径首先自上而下逐渐减小，随后保持不变的向下延伸，且，第一环形凸块212内径逐渐减小的部分与第二环形凸块232的外径逐渐减小的部分相配合，以使托件位于第二位置时，第一环形凸块212的内周壁与第二环形凸块232的外周壁完全贴合，以使托件能够更加充分的填充在通孔211中，减少基座21因通孔211形成的冷区，以进一步降低基座21自通孔211中向远离晶片26的方向散发的热量，从而能够进一步减少基座21的散热，提高晶片26的加热均匀性，提高晶片26的加工效果。但是，第一环形凸块212和第二环形凸块232的形式不限于此。

在实际应用中，第一环形凸块212和第二环形凸块232的形式也可以如图4b-图4d所示，第一凸部为沿通孔211的内壁周向设置的第一环形凸块212，且第一环形凸块212的内径自上而下逐渐减小，第二凸部为环绕在托本体231周围的第二环形凸块232，且第二环形凸块232的外径自上而下逐减小，并与第一环形凸块212的内径相配合，在托件位于第二位置时，第一环形凸块212的内周壁与第二环形凸块232的外周壁相接触。

具体的，如图4b所示，第一环形凸块212延伸至基座21的下表面，即，在通孔211的轴线方向上，第一环形凸块212完全覆盖在通孔211的内壁周向上，且其内径始终是自上而下逐渐减小；而如图4c所示，在通孔211的轴线方向上，第一环形凸块212未完全覆盖在通孔211的内壁周向上，仅覆盖在通孔211的部分内壁周向上；又如图4d所示，虽然在通孔211的轴线方向上，第一环形凸块212也是完全覆盖在通孔211的内壁周向上，但是其内径是先逐渐减小，随后逐渐增大，在图4b-图4d中，第二环形凸块232的外径只需要具有与第一环形凸块212的内径相配合的部分即可，即，能够使托件被第一环形凸块212托住即可。

在本实施例中，在托件位于第二位置时，托本体231的上表面低于基座21的上表面，这是为了使晶片26在进行加工时，避免晶片26的下表面与托本体231的上表面接触，以使晶片26的下表面仅与基座21的上表面接触，以提高基座21对晶片26的加热效果，提高晶片26的加工效果。

如图8所示，在本实施例中，在托件位于第二位置时，托本体231的上表面与基座21的上表面之间的距离(图8中a所示)大于0.05mm，且小于0.1mm，但是，上表面与基座21的上表面之间的距离并不以此为限，可以根据实际情况进行调整。

在本实施例中，托本体231伸入至第一环形凸块212中，并在所托本体231中沿通孔211的轴线方向设置有容纳槽233，容纳槽233的槽口开设在托本体231的下表面，用于供顶针22伸入托本体231中。

具体的，顶针22在上升穿过通孔211的过程中，自托本体231的下表面伸入至托本体231的容纳槽233中，并与容纳槽233的槽底相接触，以将托件托起并上升，以使顶针22能够稳定的托起托件。托本体231伸入至第一环形凸块212中，可以使第一环形凸块212中未被第二环形凸块232填充的部分，可以通过托本体231填充，从而进一步减少基座21因通孔211形成的冷区，进一步降低基座21自通孔211中向远离晶片26的方向散发的热量，从而能够减少基座21的散热，提高晶片26的加热均匀性，提高晶片26的加工效果。如图8所示，在本实施例中，容纳槽233的内径(图8中B所示)与顶针22的直径(图8中b所示)之差大于或等于6mm(即，B-b≥6mm)，以避免由于加工精度和安装误差的问题，导致顶针22在升降过程中与容纳槽233发生干涉和剐蹭的情况，以提高工艺稳定性，提高顶针22以及托件的使用寿命。

如图8所示，在本实施例中，第一环形凸块212的最小内径(图8中D所示)与托本体231的外径(图8中d所示)之差，大于0.3mm，且小于0.5mm(即，0.3mm＜D-d＜0.5mm)，以在减小第一环形凸块212与托本体231之间的间隙的同时，还可以避免由于加工精度和安装误差的问题，导致托件在相对于基座21的升降过程中，托本体231与第一环形凸块212发生干涉和剐蹭的情况，从而在提高基座21对晶片26的加热均匀性，提高晶片26的加工效果的同时，提高工艺稳定性，提高顶针22以及托件的使用寿命。

如图1和图8所示，在本实施例中，承载装置还包括固定支架241和固定螺母242，固定支架241与工艺腔室25连接，并在固定支架241中设置有供顶针22穿过的通孔，通孔的数量与顶针22的数量相同，且一一对应设置；每个顶针22均包括固定部221和螺纹部222，其中，固定部221设置在顶针22的外壁上，并沿顶针22的径向凸出，螺纹部222与固定螺母242螺纹配合；在顶针22穿过通孔时，固定部221位于通孔的上方，螺纹部222至少部分位于通孔的下方，以通过固定螺母242与螺纹部222螺纹配合将顶针22与固定支架241连接。

具体的，固定支架241包括相互连接的竖直部和水平部，但是，固定支架241的形式并不以此为限，竖直部与工艺腔室25连接，以对水平部和安装在水平部上顶针22进行支撑，并且，在实际应用中，竖直部可以是升降驱动装置，以通过带动水平部带动顶针22进行升降运动，在水平部中设置有供顶针22穿过的通孔，顶针22上设置有固定部221和螺纹部222，在将顶针22安装在水平部上时，将顶针22穿过通过，并使固定部221位于水平部的上方，螺纹部222位于水平部的下方，通过将固定螺母242旋进顶针22的螺纹部222中，以使固定支架241的水平部被固定螺母242与固定部221夹紧，从而将顶针22固定在固定支架241上。

本实施例还提供一种工艺腔室25，在工艺腔室25内设置有用于承载晶片26的承载装置，承载装置采用本实施例提供的承载装置。

本实施例提供的工艺腔室25，借助本实施例提供的承载装置承载晶片26，以能够便于对托件进行拆装与维护，并能够减少基座21的散热，提高晶片26的加热均匀性，提高晶片26的加工效果。

综上所述，本实施例提供的承载装置及工艺腔室25，能够便于对托件进行拆装与维护，并能够减少基座21的散热，提高晶片26的加热均匀性，提高晶片26的加工效果。

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。