TWI590363B - Wafer tray - Google Patents

Description

晶圓托盤

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種晶圓托盤。

半導體器件製作過程中的一些製程，需將晶圓承載在晶圓托盤上完成。例如金屬有機化合物化學氣相沉積(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)以其成長易控制、可成長純度很高的材料、磊晶層大面積均勻性良好等優點，逐漸用於製造高亮度LED晶片。

在MOCVD腔室內，為使得原料氣體分解，從而沉積在晶圓托盤上的晶圓表面，該腔室內還具有加熱器。

習知技術中，晶圓托盤上承載的晶圓具有複數個，而加熱器距離該複數個晶圓的距離並不相等，而晶圓托盤放置晶圓的複數個卡槽一體成型，形狀一致，不可根據溫度進行形狀調整，這些會造成晶圓在反應過程中的受熱不均勻，影響成膜均勻性。

另外，晶圓在受熱過程中，容易出現翹曲。

有鑑於此，本發明提供一種新的晶圓托盤，可根據受熱情況調整卡槽，且避免晶圓翹曲。

本發明實現的目的是可根據受熱情況調整卡槽，且避免晶圓翹曲。

為實現上述目的，本發明提供一種晶圓托盤，包含：複數個晶圓載盤，複數個晶圓載盤相同或不同；一蓋板，蓋板具有複數個鏤空區域，各鏤空區域與一晶圓載盤對應；其中，複數個晶圓載盤可更換地直接或間接固定在蓋板上，蓋板的各鏤空區域與固定在鏤空區域下方的晶圓載盤形成一凹槽，凹槽的直徑與晶圓的直徑匹配，蓋板的鏤空區域邊緣設置有伸向凹槽中心的環狀凸舌，環狀凸舌與凹槽形成晶圓的容置空間。

較佳者，複數個晶圓載盤通過螺釘可直接固定在蓋板上。

較佳者，晶圓載盤可具有耳部，螺釘可固定在耳部上。

較佳者，耳部可為相互對稱的兩個。

較佳者，螺釘可從下往上固定晶圓載盤與蓋板，螺釘的頭部可不透出蓋板的表面。

較佳者，複數個晶圓載盤與蓋板可適於一體旋轉，轉軸可連接在蓋板的中心，蓋板可帶動複數個晶圓載盤轉動。

較佳者，轉軸的橫截面可呈方形或三角形，蓋板的中心可相應地具有方形或三角形槽。

較佳者，複數個晶圓載盤可承載在一承載盤上，承載盤與蓋板固定以將夾設的晶圓載盤間接固定在蓋板上。

較佳者，承載盤可與蓋板通過螺釘固定，螺釘可從下往上固定承載盤與蓋板，螺釘的頭部不透出蓋板的表面。

較佳者，承載盤與蓋板可適於一體旋轉。

較佳者，轉軸可連接在蓋板的中心，蓋板可帶動承載盤轉動；或轉軸可連接在承載盤的中心，承載盤帶動蓋板轉動。

較佳者，當轉軸連接在蓋板的中心時，承載盤具有適於轉軸通過的孔。

較佳者，當轉軸連接在蓋板的中心時，轉軸的橫截面可呈方形或三角形，蓋板的中心可相應地具有方形或三角形槽；轉軸連接在承載盤的中心時，轉軸的橫截面可呈方形或三角形，承載盤的中心可相應地具有方形或三角形槽。

較佳者，環狀凸舌可與蓋板一體成型。

較佳者，環狀凸舌的底面可適於與晶圓面對面接觸。

較佳者，環狀凸舌的底面可為平面，且自固定端至自由端厚度可逐漸減小。

較佳者，晶圓載盤的下表面可為平面、凹面、凸面或呈臺階狀。

與習知技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：1)提供一種晶圓托盤，包含複數個相同或不同的晶圓載盤以及一蓋板，該蓋板具有複數個鏤空區域，各鏤空區域對應一晶圓載盤，蓋板的各鏤空區域與所暴露的晶圓載盤形成一凹槽，該凹槽的直徑與晶圓的直徑匹配，使得晶圓可放入該凹槽內，本方案將複數個晶圓載盤可更換地直接或間接固定在該蓋板上，由於該複數個晶圓載盤相同或不同，這樣，在加熱過程中，可根據晶圓受熱調整需要更換合 適的晶圓載盤。此外，蓋板上的鏤空區域邊緣設置有伸向凹槽中心的環狀凸舌，該環狀凸舌與凹槽形成晶圓的容置空間，使得晶圓放入凹槽內後，邊緣區域被環狀凸舌施壓，防止晶圓翹曲。

2)可選方案中，a)複數個晶圓載盤可以通過螺釘直接固定在蓋板上；b)複數個晶圓載盤承載在一承載盤上，承載盤與蓋板固定從而將夾設的晶圓載盤間接固定在蓋板上。本方案提供了兩種晶圓載盤可更換地連接在蓋板上的具體方案，對於a)方案，旋下螺釘，即可實現晶圓載盤更換，對於b)方案，拆下承載盤即可實現晶圓載盤的更換。

3)可選方案中，環狀凸舌與蓋板一體成型，簡化了加工製程且保證了兩者位置關係的精度。

4)可選方案中，環狀凸舌的底面適於與晶圓面對面接觸，對於環狀凸舌對晶圓施加相等壓力的情況，相對某一圈線接觸的方案，一個環狀接觸面能減小晶圓所承受的壓強，避免晶圓破裂。

5)可選方案中，環狀凸舌的底面為平面，且自固定端至自由端厚度逐漸減小，自由端厚度較薄的夾持件，相對于自由端較厚的夾持件的夾持效果好。

6)可選方案中，晶圓載盤的下表面為平面、凹面、凸面或呈臺階狀，上述不同形狀的下表面可對晶圓溫度分佈進行調整。

1‧‧‧晶圓載盤

11‧‧‧耳部

2‧‧‧蓋板

20‧‧‧鏤空區域

21‧‧‧環狀凸舌

22、61‧‧‧方形槽

3‧‧‧凹槽

5‧‧‧晶圓

4‧‧‧螺釘

6‧‧‧承載盤

62‧‧‧孔

第1圖是本發明一實施例中的晶圓托盤的分解結構示意圖；第2圖是第1圖中的部分結構在一裝配階段的剖視圖； 第3圖是晶圓裝配在第1圖中的晶圓托盤過程中的結構示意圖；第4圖是第3圖中的部分結構在一裝配階段的剖視圖；第5圖是晶圓裝配完畢後的晶圓托盤的部分結構的剖視圖；第6圖是晶圓載盤與蓋板固定後，晶圓托盤的仰視圖；第7圖是本發明另一實施例中的晶圓托盤的分解結構示意圖；第8圖是本發明再一實施例中的晶圓托盤的分解結構示意圖。

如背景技術中所述，現有的晶圓托盤放置晶圓的複數個卡槽一體成型，形狀一致，不可根據溫度進行形狀調整，這些會造成晶圓在反應過程中的受熱不均勻，影響成膜均勻性。另外，晶圓在受熱過程中，容易出現翹曲。針對上述問題，本發明提供一種新的晶圓托盤，包含複數個相同或不同的晶圓載盤以及一蓋板，該蓋板具有複數個鏤空區域，各鏤空區域暴露一晶圓載盤，蓋板的各鏤空區域與所暴露的晶圓載盤形成一凹槽，該凹槽的直徑與晶圓的直徑匹配，使得晶圓可放入該凹槽內，本方案將複數個晶圓載盤可更換地直接或間接固定在該蓋板上，由於該複數個晶圓載盤相同或不同，這樣，在加熱過程中，可根據晶圓受熱調整需要更換合適的晶圓載盤。此外，蓋板上連接有伸向凹槽中心的環狀凸舌，該環狀凸舌與凹槽形成晶圓的容置空間，使得晶圓放入凹槽內後，邊緣區域被環狀凸舌施壓，防止晶圓翹曲。

為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更為淺顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。

第1圖是本發明一實施例提供的晶圓托盤的分解結構示意圖。第2圖是第1圖中的部分結構在一裝配階段的剖視圖。第3圖是晶圓裝配在第1圖中的晶圓托盤過程中的結構示意圖。第4圖是第3圖中的部分結構在一裝配階段的剖視圖。第5圖是晶圓裝配完畢後的晶圓托盤的部分結構的剖視圖。參照第1圖與第5圖所示，該晶圓托盤包含：複數個晶圓載盤1，該複數個晶圓載盤1相同或不同；一蓋板2，蓋板2具有複數個鏤空區域20，各鏤空區域20對應一晶圓載盤1；其中，複數個晶圓載盤1可更換地直接或間接固定在蓋板2上，蓋板2的各鏤空區域20與其下方固定的晶圓載盤1形成一凹槽3(參照第2圖所示)，凹槽3的直徑與晶圓5的直徑匹配，蓋板2上的鏤空區域20邊緣設置有伸向凹槽3中心的環狀凸舌21，環狀凸舌21與凹槽3形成晶圓5的容置空間。

以下分別介紹各部件。

參照第1圖與第3圖所示，本實施例中的晶圓載盤1具有5個，該晶圓載盤1具有底壁，底壁具有相背離的上表面與下表面，上表面為晶圓承載面，下表面可以為平面、凹面、凸面或呈臺階狀，對於凹面、凸面，還可以為不同曲度的凹面、凸面，對於臺階狀，還可以為不同步長、不同臺階高度差的臺階狀。不同形狀的下表面可以對其承載的晶圓5溫度進行調整。在具體實施過程中，上述所有的晶圓載盤1可以具有不同的下表面，也可以部分具有相同的下表面，部分具有不同的下表面，甚至還可以所有都具有相同的下表面。對於後者情況，晶圓載盤1中的部分可拆卸地與蓋板2固定，相對于習知技術中的所有晶圓載盤一體成型，能提高晶圓托盤的靈活性。

晶圓載盤1的材質可以為石墨。

參照第1圖、第3圖至第5圖所示，可以看出，該複數個晶圓載盤1通過螺釘4直接固定在蓋板2上。在需要更換晶圓載盤1時，只需拆下螺釘4，即可實現更換。具體地，該晶圓載盤1具有兩個對稱的耳部11，螺釘4固定在耳部11上。其它實施例中，螺釘4也可以穿過該晶圓載盤1的邊緣區域。

在具體實施過程中，參照第4圖與第5圖所示，晶圓5放置在晶圓載盤1上表面，蓋板2蓋在該複數個晶圓載盤1上，螺釘4優選從下往上依次穿過晶圓載盤1與蓋板2，以實現兩者之間的固定，如此，在更換晶圓載盤1時，向下旋下螺釘4，即可進行新的晶圓載盤1更換，使得更換過程中，不污染其它晶圓載盤1上所承載的晶圓5。此外，上述自下而上的固定方式還可以使得螺釘4的頭部不透出蓋板2的表面，實現蓋板2上表面的整潔。

螺釘4的材質可以為石墨或鎢。

參照第1圖與第2圖所示，蓋板2的各鏤空區域20與固定在該鏤空區域20下方的晶圓載盤1形成一凹槽3，凹槽3的直徑與晶圓5(參照第3圖所示)的直徑匹配，使得晶圓5可放入該凹槽3內。此外，蓋板2上的鏤空區域邊緣還設置有伸向凹槽3中心的環狀凸舌21，晶圓5放入凹槽3內後，邊緣區域被環狀凸舌21施壓，起到防止晶圓5翹曲的作用。

在具體加工過程中，該環狀凸舌21與蓋板2可以一體成型，也可以焊接等其它連接方式，相對於後者，一體成型可以簡化加工製程且保證了環狀凸舌21與蓋板2兩者位置關係的精度。

參照第5圖所示，該環狀凸舌21的底面，例如為平面，適於與晶圓5面對面接觸，對於環狀凸舌21對晶圓5施加相等壓力的情況，相對某一圈線 接觸的方案，一個環狀接觸面能減小晶圓5所承受的壓強，可以避免晶圓5破裂。此外，環狀凸舌21自固定端至自由端厚度逐漸減小，可以理解的是，自由端厚度較薄的夾持件，相對于自由端較厚的夾持件的夾持效果好。其它實施例中，上述環狀凸舌21的自由端也可以設置倒角，避免沉積過程中，反應物在尖角區域堆積。

上述晶圓托盤在具體使用過程中，複數個晶圓載盤1固定在蓋板2上後，兩者適於一體旋轉。第6圖所示為晶圓載盤1與蓋板2固定後，晶圓托盤的仰視圖。參照第6圖所示，為實現上述旋轉，在蓋板2的中心連接轉軸(未圖示)，轉軸轉動，帶動蓋板2轉動，蓋板2進而帶動複數個晶圓載盤1轉動。為方便轉軸連接，可以將該轉軸設置成呈方形或三角形(轉軸的橫截面)，相應地，在蓋板2中心設置方形槽22或三角形槽。該方形槽22或三角形槽與轉軸密切配合。

第7圖是本發明另一實施例提供的晶圓托盤的分解結構示意圖。本實施例中的晶圓托盤結構大致與第1圖至第6圖中的晶圓托盤結構相同，區別在於：複數個晶圓載盤1不是直接固定在蓋板2上，而是承載在一承載盤6上，該承載盤6與蓋板2固定在一起時，能將夾設的晶圓載盤1間接固定在蓋板2上。具體地，承載盤6與蓋板2可以通過螺釘4(參照第1圖所示)固定，相應地，在兩者的邊緣區域設置螺紋孔。如此，晶圓載盤1在需更換時，拆下螺釘4，即可實現新的晶圓載盤1的更換。其它實施例中，複數個晶圓載盤1也可以先固定在承載盤6上，再將承載盤6與蓋板2固定。

本實施例中的螺釘4也優選自下而上固定承載盤6與蓋板2，螺釘4的頭部不透出蓋板2的表面。

本實施例中，承載盤6與蓋板2固定後，兩者適於一體旋轉，同時帶動晶圓載盤1轉動。具體地，參照第7圖所示，為實現上述旋轉，在承載盤6的中心連接轉軸(未圖示)，轉軸轉動，帶動承載盤6轉動，承載盤6轉動進而帶動蓋板2以及蓋板2與承載盤6之間夾設的晶圓載盤1轉動。為方便轉軸連接，可以將該轉軸設置成呈方形或三角形(轉軸的橫截面)，相應地，在承載盤6中心設置方形槽61或三角形槽。該方形槽61或三角形槽與轉軸密切配合。上述轉軸進入承載盤6上的方形槽61或三角形槽後，抵靠在蓋板2上。

第8圖是本發明再一實施例提供的晶圓托盤的分解結構示意圖。本實施例中的晶圓托盤結構大致與第7圖中的晶圓托盤結構相同，區別在於：轉軸連接在蓋板2的中心，轉軸轉動帶動蓋板2轉動，蓋板2轉動帶動承載盤6以及蓋板2與承載盤6之間夾設的晶圓載盤1轉動。相應地，蓋板2中心設置方形槽22或三角形槽。該方形槽22或三角形槽與截面為方形或三角形的轉軸密切配合。此外，為了方便轉軸從承載盤6進入，後嵌在蓋板2上的方形槽22或三角形槽內，該承載盤6具有適於所述轉軸通過的孔62。

雖然本發明披露如上，但本發明並非限定於此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護範圍應當以權利要求所限定的範圍為准。

1‧‧‧晶圓載盤

11‧‧‧耳部

2‧‧‧蓋板

20‧‧‧鏤空區域

21‧‧‧環狀凸舌

4‧‧‧螺釘

Claims (17)

1. 一種晶圓托盤，其設置在MOCVD腔室內，該晶圓托盤包括：複數個晶圓載盤，該複數個晶圓載盤具有相同或不同的形狀，對受熱溫度相同或不同的晶圓進行承載；一蓋板，該蓋板具有複數個鏤空區域，各該鏤空區域與各該晶圓載盤對應；其中，該複數個晶圓載盤可更換地直接或間接固定在該蓋板上，該蓋板的各該鏤空區域與固定在該鏤空區域下方的該晶圓載盤形成一凹槽，該凹槽的直徑與晶圓的直徑匹配，該蓋板上的各該鏤空區域邊緣設置有伸向該凹槽中心的一環狀凸舌，該環狀凸舌與該凹槽形成晶圓的容置空間。
2. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓托盤，其中該複數個晶圓載盤通過螺釘直接固定在該蓋板上。
3. 如申請專利範圍第2項所述的晶圓托盤，其中該複數個晶圓載盤具有耳部，該螺釘固定在該耳部上。
4. 如申請專利範圍第3項所述的晶圓托盤，其中該耳部為相互對稱的兩個。
5. 如申請專利範圍第2項所述的晶圓托盤，其中該螺釘從下往上固定該晶圓載盤與該蓋板，該螺釘的頭部不透出該蓋板的表面。
6. 如申請專利範圍第2項所述的晶圓托盤，其中該複數個晶圓載盤與該蓋板適於一體旋轉，一轉軸連接在該蓋板的中心，該蓋板帶動該複數個晶圓載盤轉動。
7. 如申請專利範圍第6項所述的晶圓托盤，其中該轉軸的橫截面呈方形或三角形，該蓋板的中心相應地具有方形或三角形槽。
8. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓托盤，其中該複數個晶圓載盤承載在一承載盤上，該承載盤與該蓋板固定以將夾設的該晶圓載盤間接固定在該蓋板上。
9. 如申請專利範圍第8所述的晶圓托盤，其中該承載盤與該蓋板通過一螺釘固定，該螺釘從下往上固定該承載盤與蓋板，該螺釘的頭部不透出該蓋板的表面。
10. 如申請專利範圍第8項或第9項所述的晶圓托盤，其中該承載盤與該蓋板適於一體旋轉。
11. 如申請專利範圍第10項所述的晶圓托盤，其中一轉軸連接在該蓋板的中心，該蓋板帶動該承載盤轉動；或轉軸連接在該承載盤的中心，該承載盤帶動該蓋板轉動。
12. 如申請專利範圍第11項所述的晶圓托盤，其中當轉軸連接在該蓋板的中心時，該承載盤具有適於該轉軸通過的孔。
13. 如申請專利範圍第11項所述的晶圓托盤，其中當轉軸連接在該蓋板的中心時，該轉軸的橫截面呈方形或三角形，該蓋板的中心相應地具有方形或三角形槽；轉軸連接在該承載盤的中心時，該轉軸的橫截面呈方形或三角形，該承載盤的中心相應地具有方形或三角形槽。
14. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓托盤，其中該環狀凸舌與該蓋板一體成型。
15. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓托盤，其中該環狀凸舌的一底面適於與晶圓面對面接觸。
16. 如申請專利範圍第15項所述的晶圓托盤，其中該環狀凸舌的該底面為平面，且自一固定端至一自由端厚度逐漸減小。
17. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓托盤，其中該晶圓載盤的下表面為平面、凹面、凸面或呈臺階狀。