[发明专利]晶圆承载装置及具有它的半导体处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种晶圆承载装置及具有它的半导体处理设备。

背景技术

在半导体、LED、MEMS(微机电系统)等加工领域一般采用等离子体刻蚀设备，该刻蚀设备一般由工艺模块和传输模块组成。工艺模块包括工艺腔室，刻蚀工艺通常在工艺腔室中进行，从而在晶圆上刻蚀出所需要的图形，传输模块则负责将待加工的晶圆传入工艺腔室并将处理完的晶圆传出工艺腔室。对于LED领域使用的刻蚀设备，由于单个晶圆的直径一般为2寸、4寸或者6寸，而工艺腔室的尺寸通常要远大于晶圆直径，因此为了提高产能，LED刻蚀机往往用到托盘，将多个晶圆放到托盘上，然后将托盘传入工艺腔室，对晶圆进行批量工艺处理。

图1A示出了用于支撑晶圆的传统托盘，图1B示出了具有传统托盘的晶圆承载装置，如图1A和1B所示，在工艺腔室100’内部设有静电卡盘200’。托盘300’由机械手传输进入工艺腔室100’，并将托盘300’放在静电卡盘200’上，晶圆400’被设置在托盘300’的凹槽内。静电卡盘200’的作用是将托盘300’固定，并对托盘300’进行温度控制，托盘300’再对晶圆400’进行温度调节。为了更好的实现温度控制，静电卡盘200’与托盘之间会充有He气，填充在静电卡盘200’与托盘300’接触面的空隙处，以增大两者的热交换面积。

上述晶圆承载装置中，虽然晶圆400’与托盘300’接触，但二者之间的接触面没有通入热传导气体如He气，从而导致晶圆400’与托盘300’之间的热交换效果不好，从而无法对晶圆400’进行有效的温度调节。另外，如果直接在托盘300’上放置晶圆400’的位置打孔并通入He气的话，孔需要具有一定的直径。如果孔的直径太小，则无法达到热交换的目的，而如果孔的直径较大，通入He气时会对晶圆400’产生向上的推力，由于晶圆400’离静电卡盘200’距离较大，静电卡盘200’对晶圆400’的吸附力本身就不大，在抵消了He气对晶圆400’向上的推力之后就会进一步减弱静电卡盘200’对晶圆400’的吸附力。静电卡盘200’对晶圆400’的吸附力的降低会导致晶圆400’与托盘300’接触不紧密，从而导致He气泄漏。He气会大量的泄露到工艺腔室中，从而达不到良好的温度调节和控制要求。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是解决无法对晶圆进行快速有效进行温度调节的缺陷。

为此，本发明的目的在于提出一种晶圆承载装置，该晶圆承载装置可以快速有效地对晶圆进行温度控制，从而能够更好地控制晶圆的温度，提高晶圆的温度均匀性，提升晶圆的处理效果。

本发明的另一目的在于提出一种具有上述晶圆承载装置的半导体处理设备。

为达到上述目的，根据本发明第一方面实施例的晶圆承载装置，包括：卡盘和升降组件，所述卡盘包括：卡盘本体，所述卡盘本体内具有中空腔，且所述卡盘本体的顶壁设有第一通孔；和移动部，所述移动部容纳在所述中空腔内，所述移动部的上表面设有与所述第一通孔对应的凸出部；托盘，所述托盘设在所述卡盘本体上，所述托盘设有与所述第一通孔对应且用于容纳晶圆的第二通孔，其中所述第二通孔的上端的直径大于所述晶圆的直径且所述第二通孔的下端的直径小于所述晶圆的直径；所述升降组件与所述移动部相连用于驱动所述移动部在所述中空腔内升降以使所述凸出部与所述晶圆接触或脱离。

根据本发明实施例的晶圆承载装置，通过升降组件控制卡盘的移动部升降，从而移动部上的凸出部可以与晶圆接触或脱离，当凸出部与晶圆接触时可以实现移动部与晶圆之间的热交换，从而实现卡盘对晶圆的直接温度控制，进而能够快速有效地对晶圆进行温度调节，提高了晶圆的温度均匀性，提高工艺性能。当凸出部与晶圆脱离时，由于第二通孔的下端的直径小于晶圆的直径，且托盘的第二通孔的上端的直径大于晶圆的直径，因此晶圆可以支撑在托盘的第二通孔的上端处且距离第二通孔的下端具有预定距离，从而可以通过移动托盘实现对晶圆的快速取放，提高处理效率。

在本发明的一个实施例中，所述第二通孔为台阶状，所述第二通孔包括第一孔段和位于所述第一孔段下面的第二孔段，其中所述第一孔段的直径大于所述晶圆的直径且所述第二孔段的直径小于所述晶圆的直径。

由此，当移动部下降而凸出部与晶圆脱离时，晶圆可以由第二通孔内的台阶支撑。

在本发明的一个实施例中，所述晶圆承载装置还包括用于对所述晶圆产生静电吸附力的电极，所述电极的一端设在所述移动部内且所述电极的另一端延伸出所述移动部。