托盤、承載裝置及半導(dǎo)體加工設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種托盤、承載裝置及半導(dǎo)體加工設(shè)備。該托盤上設(shè)置有至少一個(gè)用于容納襯底且限定襯底放置方向的凹槽，凹槽的徑向截面輪廓形狀和襯底的徑向截面輪廓形狀互為相似圖形，凹槽側(cè)壁上具有第一棱角，襯底側(cè)壁上具有與第一棱角對(duì)應(yīng)的第二棱角，其中：在凹槽側(cè)壁上每個(gè)第一棱角位置處設(shè)置第一凹部，每個(gè)第一凹部用于在襯底存在放置方向偏差時(shí)容納襯底的第二棱角，且不與襯底接觸。本發(fā)明提供的托盤，可以有效地降低襯底受到凹槽的徑向尺寸限制被擠碎的風(fēng)險(xiǎn)，從而可以避免襯底的浪費(fèi)和提高經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】
托盤、承載裝置及半導(dǎo)體加工設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種托盤、承載裝置及半導(dǎo)體加工設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]物理氣相沉積設(shè)備用于在對(duì)位于其內(nèi)的襯底上沉積薄膜，其工藝環(huán)境一般為真空。圖1a為典型的物理氣相沉積設(shè)備的反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參閱圖la，該反應(yīng)腔室10內(nèi)設(shè)置有基座11、托盤12和壓環(huán)13。其中，基座11設(shè)置在反應(yīng)腔室10的底部，且具有加熱功能，用以通過托盤12間接對(duì)位于托盤12上的襯底加熱和溫控，以使襯底達(dá)到工藝所需的溫度；托盤12上設(shè)置有多個(gè)用于承載襯底的凹槽，以提高單次工藝的產(chǎn)率；壓環(huán)13用于疊壓托盤12的邊緣區(qū)域，以將托盤12固定基座11上。另外，在反應(yīng)腔室的頂壁上設(shè)置有靶位(如圖1a中作為上電極的靶材14所在的位置)，靶材14與激勵(lì)電源電連接用以將反應(yīng)腔室10的工藝氣體激發(fā)形成等離子體，在靶材14的上方設(shè)置有磁控管(圖中未示出)，磁控管用于在靶材的上方控制等離子體轟擊靶材14，靶材14表面的原子被轟擊掉下來沉積在襯底上，從而實(shí)現(xiàn)沉積薄膜。
[0003]圖1b為圖1a中托盤的結(jié)構(gòu)不意圖；圖1c為襯底的結(jié)構(gòu)不意圖；圖1d為襯底位于凹槽內(nèi)時(shí)的局部放大圖。請(qǐng)參閱圖1b?圖ld，凹槽121用于承載襯底S，凹槽121和襯底S的側(cè)壁均由平面和弧面串接形成，因此，如圖1b?圖1d所示，二者的徑向截面輪廓形狀均由直線和圓弧串接形成，即，輪廓形狀為直線將圓形切割后的圖形，并且二者的徑向截面輪廓形狀相似；在每個(gè)凹槽121側(cè)壁上，且該直線的中點(diǎn)位置處設(shè)置有貫穿凹槽121上表面的凹部122，用于作為取件器(例如，鑷子)在取襯底時(shí)置于襯底S和托盤12之間的通道，以便于取片；并且，如圖1d所示，襯底S位于凹槽121時(shí)，襯底S的各個(gè)部分與凹槽121的各個(gè)部分一一對(duì)應(yīng)，在這種情況下，凹槽121限定了襯底S的設(shè)置方向。并且，在圖1d的情況下，由于凹槽121的熱膨脹系數(shù)小于襯底的熱膨脹系數(shù)，因此，需要滿足凹槽121的徑向尺寸在一定范圍內(nèi)大于襯底S的徑向尺寸，以避免襯底受到凹槽121的徑向尺寸限制被擠碎。
[0004]在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn):在托盤12的傳輸和向凹槽121裝載襯底S的過程中容易造成襯底S放置方向發(fā)生偏差，如圖2a所示，這會(huì)造成襯底S的部分側(cè)壁與凹槽121的部分側(cè)壁緊貼，以及襯底S側(cè)壁上的棱角與凹槽121的上述直線所在的側(cè)壁緊貼，其中，棱角由串接的平面和弧面形成，也就是說，襯底S被凹槽121卡緊，在這種情況下，若襯底S的熱膨脹系數(shù)大于凹槽121的熱膨脹系數(shù)，則在工藝過程中襯底S會(huì)受到凹槽121徑向尺寸的限制被擠碎。
[0005]為此，可通過增大每個(gè)凹槽121的徑向尺寸來解決上述問題，但是會(huì)存在以下問題:其一，若襯底S放置方向偏差較大會(huì)存在如圖2b所示的情況，其與圖2a所示情況相類似，襯底S在凹槽121內(nèi)卡死，因而仍然會(huì)存在襯底被擠碎的風(fēng)險(xiǎn)；其二，在托盤12上凹槽121數(shù)量不變的情況下，需要增大托盤12的尺寸，這就需要對(duì)與托盤12配合使用的其他部件進(jìn)行改進(jìn)，從而造成投入成本大。另外，通過將凹槽121設(shè)置成圓形結(jié)構(gòu)來解決上述問題，如圖2c所示，這會(huì)使得凹槽121不能限定襯底S位置，也就是說，襯底S在凹槽121內(nèi)的位置不受限制，從而不能滿足要求。
[0006]因此，目前亟需一種在襯底熱膨脹系數(shù)大于凹槽熱膨脹系數(shù)的情況下能夠有效降低襯底被擠碎風(fēng)險(xiǎn)的托盤。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供了一種托盤、承載裝置及半導(dǎo)體加工設(shè)備，在襯底熱膨脹系數(shù)大于凹槽熱膨脹系數(shù)的情況下可以有效地降低襯底受到凹槽的徑向尺寸限制被擠碎的風(fēng)險(xiǎn)，從而可以避免襯底的浪費(fèi)和提高經(jīng)濟(jì)效益。
[0008]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種托盤，所述托盤上設(shè)置有至少一個(gè)用于容納襯底且限定所述襯底放置方向的凹槽，所述凹槽的徑向截面輪廓形狀和襯底的徑向截面輪廓形狀互為相似圖形，所述凹槽側(cè)壁上具有第一棱角，所述襯底側(cè)壁上具有與所述第一棱角對(duì)應(yīng)的第二棱角，其中:在所述凹槽側(cè)壁上每個(gè)第一棱角位置處設(shè)置第一凹部，每個(gè)所述第一凹部用于在所述襯底存在放置方向偏差時(shí)容納所述襯底的第二棱角，且不與所述襯底接觸。
[0009]其中，輪廓形狀為圓弧和直線串接形成的圖形，每個(gè)所述凹槽側(cè)壁由平面和弧面串接形成
[0010]其中，每個(gè)所述凹槽側(cè)壁由多個(gè)平面串接形成。
[0011]其中，所述凹槽側(cè)壁上還設(shè)置有貫穿所述凹槽上表面的第二凹部，所述第二凹部用于作為取件器在卸載襯底時(shí)位于所述襯底和所述凹槽之間的通道。
[0012]其中，所述第一凹部為圓弧狀凹槽。
[0013]其中，所述圓弧的半徑范圍在3?4mm。
[0014]其中，，所述托盤采用鉬或碳化硅材料制成。
[0015]作為另外一個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明還提供了一種承載裝置，其包括托盤和基座，所述托盤用于承載襯底，所述基座用于承載所述托盤以及加熱位于所述托盤上的襯底，所述托盤采用本發(fā)明上述提供的托盤。
[0016]作為另外一個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體加工設(shè)備，包括反應(yīng)腔室，在所述反應(yīng)腔室內(nèi)設(shè)置有承載裝置，所述承載裝置采用本發(fā)明提供的承載裝置。
[0017]本發(fā)明具有下述有益效果:
[0018]本發(fā)明提供的托盤，其借助在凹槽側(cè)壁上每個(gè)第一棱角位置處設(shè)置第一凹部，每個(gè)第一凹部用于在襯底存在放置方向偏差時(shí)容納襯底的第二棱角，且不與襯底接觸，也就是說，在襯底存在放置方向偏差時(shí)，第一凹部作為容納襯底的第二棱角且不與襯底接觸的空間，也就不會(huì)發(fā)生襯底被凹槽卡緊或卡死的情況，因此，在襯底的熱膨脹系數(shù)大于凹槽的熱膨脹系數(shù)的情況下加熱托盤和襯底，可以有效地降低襯底受到凹槽的徑向尺寸限制被擠碎的風(fēng)險(xiǎn)，從而可以避免襯底的浪費(fèi)和提高經(jīng)濟(jì)效益。
[0019]本發(fā)明提供的承載裝置，其采用本發(fā)明另一技術(shù)方案提供的托盤，可以有效地降低襯底受到凹槽的徑向尺寸限制被擠碎的風(fēng)險(xiǎn)，從而可以提高承載裝置的可靠性。
[0020]本發(fā)明提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備，其采用本發(fā)明另一技術(shù)方案提供的承載裝置，可以提高承載裝置的可靠性，從而可以提高半導(dǎo)體加工設(shè)備的可靠性。
【附圖說明】
[0021]圖1a為典型的物理氣相沉積設(shè)備的反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖1b為圖1a中托盤的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖1c為襯底的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖1d為在襯底位于凹槽內(nèi)時(shí)的局部放大圖；
[0025]圖2a為存在放置方向偏差的襯底與凹槽的第一種位置關(guān)系示意圖；
[0026]圖2b為存在放置方向的襯底偏差與凹槽的第二種位置關(guān)系示意圖；
[0027]圖2c為凹槽為圓形結(jié)構(gòu)時(shí)與襯底的位置關(guān)系示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的第一種托盤的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4為圖3中的區(qū)域I的局部放大圖；
[0030]圖5為采用圖3所示的托盤在襯底發(fā)生放置方向偏差時(shí)的凹槽和襯底的位置關(guān)系示意圖；
[0031]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的第二種托盤的承載有襯底的凹槽的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0032]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的第三種托盤的承載有襯底的凹槽的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的托盤、承載裝置及半導(dǎo)體加工設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0034]本實(shí)施例提供的托盤，其上設(shè)置有至少一個(gè)用于容納襯底且限定襯底放置方向的凹槽，凹槽的徑向截面輪廓形狀和襯底的徑向截面輪廓形狀互為相似圖形，凹槽側(cè)壁上具有第一棱角，襯底側(cè)壁上具有與第一棱角對(duì)應(yīng)的第二棱角，所謂棱角是指兩個(gè)表面相接形成的尖角。在凹槽側(cè)壁上每個(gè)第一棱角位置處設(shè)置第一凹部，每個(gè)第一凹部用于在襯底存在放置方向偏差時(shí)容納襯底第二棱角，且不與襯底接觸，也就是說，在襯底存在放置方向偏差時(shí)，第一凹部作為容納襯底的第二棱角且不與襯底接觸的空間，也就不會(huì)發(fā)生襯底被凹槽卡緊或卡死的情況，因此，在襯底的熱膨脹系數(shù)大于凹槽的熱膨脹系數(shù)的情況下加熱托盤和襯底，可以有效地降低襯底受到凹槽的徑向尺寸限制被擠碎的風(fēng)險(xiǎn)，從而可以避免襯底的浪費(fèi)和提高經(jīng)濟(jì)效益。
[0035]具體地，在本實(shí)施例中，請(qǐng)參閱圖3和圖4，在托盤20上沿其周向間隔且均勻設(shè)置有五個(gè)凹槽21，每個(gè)凹槽21側(cè)壁由平面211和弧面212串接形成，平面211和弧面212相接形成第一棱角213a和213b，由于每個(gè)凹槽21的徑向截面的輪廓形狀和襯底的徑向截面的輪廓形狀互為相似圖形，因此，對(duì)應(yīng)地，襯底S側(cè)壁由平面SI和弧面S2串接形成，平面SI和弧面S2相接形成與第一棱角213a和213b分別對(duì)應(yīng)的第二棱角S3a和S3b ;在凹槽21側(cè)壁上第一棱角213a和213b的位置處分別設(shè)置有第一凹部214a和214b。
[0036]通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本實(shí)施例提供的托盤如何實(shí)現(xiàn)避免襯底被擠碎。具體地，請(qǐng)參閱圖5，襯底S的放置方向朝向圖5中所示的右側(cè)偏移，第二棱角S3a位于與之對(duì)應(yīng)的第一凹部214a內(nèi)，且未與凹槽21和第一凹部214a分別相接觸，第二棱角S3b位于凹槽21內(nèi)，這與現(xiàn)有技術(shù)中的圖2a和圖2b相比較，可以直接看出:在襯底S存在放置方向偏差時(shí)襯底不會(huì)被凹槽21和第一凹部214a卡緊或卡死。另外，可以理解，若襯底S的放置方向朝向圖5中所示的左側(cè)偏移，則第二棱角S3B會(huì)位于與之對(duì)應(yīng)的第一凹部214b內(nèi)，且未與凹槽21和第一凹部214a分別相接觸，而第二棱角S3a會(huì)位于凹槽21內(nèi)，同樣可以避免襯底S被卡緊或卡死。
[0037]因此，本實(shí)施例提供的托盤，無論襯底S的放置位置朝向任意一側(cè)偏移，均可以保證襯底未被卡緊或卡死，從而在襯底S的熱膨脹系數(shù)大于凹槽21的熱膨脹系數(shù)的情況下加熱托盤20和襯底S，可以有效地降低襯底受到凹槽的徑向尺寸限制被擠碎的風(fēng)險(xiǎn)。
[0038]由上可知，第一凹部214a和214b的尺寸應(yīng)該滿足以下要求:能夠在襯底S存在放置方向偏差時(shí)對(duì)應(yīng)地容納第二棱角S3a和S3b，且不與襯底S相接觸。
[0039]在本實(shí)施例中，由于凹槽21的深度小于襯底S的厚度，襯底S放置在凹槽21內(nèi)時(shí)其上表面高于凹槽21的上表面，因此，設(shè)置第一凹部214a和214b貫穿凹槽21上表面。但是，本發(fā)明并不局限于此，在實(shí)際應(yīng)用中，若凹槽21的深度大于襯底S的厚度，不僅可以設(shè)置第一凹部214a和214b貫穿凹槽21上表面，這可以在襯底S存在放置方向偏差時(shí)仍然可以直接卸載襯底S ;還可以設(shè)置第一凹部214a和214b未貫穿凹槽21上表面，但要保證第一凹部214a和214b的深度大于襯底S的厚度，在卸載襯底S時(shí)先校準(zhǔn)襯底S位置再直接取出。
[0040]在本實(shí)施例中，第一凹部214a和214b為圓弧狀凹槽，優(yōu)選地，圓弧所在圓形的半徑范圍在3?4mm。
[0041]優(yōu)選地，凹槽21側(cè)壁上還設(shè)置有貫穿凹槽21上表面的第二凹部22，第二凹部22用于作為取件器在卸載襯底S時(shí)位于襯底S和凹槽21之間的通道，從而可以便于取片。在本實(shí)施例中，第二凹部22設(shè)置在凹槽21側(cè)壁的平面211在其沿凹槽21周向上長度的中心位置，如圖4所示。
[0042]由于襯底S的工藝溫度在600°C以上甚至更高，通過間接加熱方式加熱襯底S的托盤20的溫度就需要更高，因此，托盤20采用耐高溫、導(dǎo)熱良好且在高溫下剛度較高的材料制成，例如，托盤20采用鉬或碳化硅材料制成，從而可以提高托盤的可靠性。
[0043]需要說明的是，盡管本實(shí)施例中凹槽21側(cè)壁由平面211和和弧面212串接形成，在二者相接位置處形成第一棱角213a和213b ;但是，本發(fā)明并不局限于此，在實(shí)際應(yīng)用中，凹槽21還可以為其他結(jié)構(gòu)，例如，如圖6所示，凹槽21側(cè)壁由弧面212、214和平面211、213串接形成，相鄰兩個(gè)表面相接位置處分別形成第一棱角213a?213d，對(duì)應(yīng)地，襯底S側(cè)壁由弧面S2、S4和平面S1、S3串接形成，其具有與第一棱角213a?213d分別對(duì)應(yīng)的第二棱角S3a?S3d，在凹槽21側(cè)壁上第一棱角213a?213d位置處設(shè)置第一凹部214a'?214d，用于在襯底S發(fā)生放置方向偏移時(shí)分別容納第二棱角S3a?S3d。
[0044]再如，如圖7所示，凹槽21側(cè)壁由平面211、213?215串接形成，相鄰兩個(gè)表面相接位置處分別形成第一棱角213a?213d，對(duì)應(yīng)地，襯底S側(cè)壁由平面S1、S3?S5串接形成，其具有與第一棱角213a?213d分別對(duì)應(yīng)的第二棱角S3a?S3d，在凹槽21側(cè)壁上第一棱角213a?213d位置處分別有設(shè)置第一凹部214a'?214d，用于在襯底發(fā)生放置方向偏移時(shí)分別容納第二棱角S3a?S3d。
[0045]作為另外一個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種承載裝置，其包括托盤和基座，托盤用于承載襯底，基座用于承載托盤以及加熱位于托盤上的襯底，托盤采用本發(fā)明上述實(shí)施例提供的托盤。
[0046]具體地，基座內(nèi)設(shè)置有加熱器，加熱器包括電阻加熱器或燈管加熱器等，用以先加熱位于其上的托盤再通過托盤將熱量傳遞至其上的襯底，從而實(shí)現(xiàn)基座加熱襯底。
[0047]另外，該承載裝置還包括壓環(huán)，壓環(huán)用于在托盤位于基座之后疊壓在托盤的邊緣區(qū)域，以實(shí)現(xiàn)將托盤固定在基座上。
[0048]本實(shí)施例提供的承載裝置，其采用本發(fā)明另一技術(shù)方案提供的托盤，可以有效地降低襯底受到凹槽的徑向尺寸限制被擠碎的風(fēng)險(xiǎn)，從而可以提高承載裝置的可靠性。
[0049]作為另外一個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體加工設(shè)備，包括反應(yīng)腔室，在反應(yīng)腔室內(nèi)設(shè)置有承載裝置，承載裝置采用本發(fā)明上述實(shí)施例提供的承載裝置。
[0050]具體地，半導(dǎo)體加工設(shè)備包括物理氣相沉積設(shè)備，用于對(duì)襯底沉積薄膜，薄膜包括氮化鋁薄膜。
[0051]本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備，其采用本發(fā)明另一技術(shù)方案提供的承載裝置，可以提高承載裝置的可靠性，從而可以提高半導(dǎo)體加工設(shè)備的可靠性。
[0052]可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種托盤，其特征在于，所述托盤上設(shè)置有至少一個(gè)用于容納襯底且限定所述襯底放置方向的凹槽，所述凹槽的徑向截面輪廓形狀和襯底的徑向截面輪廓形狀互為相似圖形，所述凹槽側(cè)壁上具有第一棱角，所述襯底側(cè)壁上具有與所述第一棱角對(duì)應(yīng)的第二棱角，其中: 在所述凹槽側(cè)壁上每個(gè)第一棱角位置處設(shè)置第一凹部，每個(gè)所述第一凹部用于在所述襯底存在放置方向偏差時(shí)容納所述襯底的第二棱角，且不與所述襯底接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的托盤，其特征在于，所述輪廓形狀為圓弧和直線串接形成的圖形，每個(gè)所述凹槽側(cè)壁由平面和弧面串接形成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的托盤，其特征在于，每個(gè)所述凹槽側(cè)壁由多個(gè)平面串接形成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的托盤，其特征在于，所述凹槽側(cè)壁上還設(shè)置有貫穿所述凹槽上表面的第二凹部，所述第二凹部用于作為取件器在卸載襯底時(shí)位于所述襯底和所述凹槽之間的通道。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的托盤，其特征在于，所述第一凹部為圓弧狀凹槽。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的托盤，其特征在于，所述圓弧的半徑范圍在3?4mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的托盤，其特征在于，所述托盤采用鉬或碳化硅材料制成。8.一種承載裝置，其包括托盤和基座，所述托盤用于承載襯底，所述基座用于承載所述托盤以及加熱位于所述托盤上的襯底，其特征在于，所述托盤采用上述權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的托盤。9.一種半導(dǎo)體加工設(shè)備，包括反應(yīng)腔室，在所述反應(yīng)腔室內(nèi)設(shè)置有承載裝置，其特征在于，所述承載裝置采用權(quán)利要求8所述的承載裝置。
【文檔編號(hào)】C23C16/458GK105895566SQ201510039514
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年1月26日
【發(fā)明人】武學(xué)偉, 張軍, 董博宇, 郭冰亮, 馬懷超
【申請(qǐng)人】北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司