本实用新型专利技术公开了一种适用多尺寸晶圆刻蚀的托盘装置，包括托盘、压盘、紧固螺钉和密封圈；托盘上表面均布有分叉状凹槽，且凹槽内设置有多个用于传输冷却介质的通气孔；压盘的中心区域设置有通孔；压盘朝向托盘的底面的中心区域设置有用于放置晶圆的沉头台阶；所述紧固螺钉将压盘固定在托盘上的同时，施加向下的力在托盘上，挤压密封圈，压紧晶圆。本实用新型专利技术可以适用于多种尺寸晶圆的刻蚀，在进行不同尺寸的晶圆刻蚀时，托盘可以重复利用，只需要更换对应的压盘即可，极大程度地提高了机台的使用效率，减少多种物料同时存在而造成的浪费，同时压盘在刻蚀过程中也能被冷却，提高了晶圆的刻蚀均匀性。刻蚀均匀性。刻蚀均匀性。
【技术实现步骤摘要】
一种适用多尺寸晶圆刻蚀的托盘装置
[0001]本技术涉及金属刻蚀
，具体而言涉及一种适用多尺寸晶圆刻蚀的托盘装置。
技术介绍
[0002]在半导体集成电路制造工艺中，刻蚀是其中最为重要的一道工序，其中等离子体刻蚀是常用的刻蚀方式之一，通常刻蚀发生在真空反应腔室内，通常真空反应腔室内包括机械电极，用于承载晶圆、射频负载及冷却晶圆等作用。如图1所示，目前在对半导体器件等的制作过程中，通常将机械电极40放置在真空的处理腔室30中部的基座上，晶圆12位于机械电极40的上表面，在基座顶部的电极中施加射频，使在处理腔室30内形成引入的反应气体的等离子体对晶圆12进行加工处理。晶圆12的工艺过程为在大气状态下手动将晶圆12放置在传输腔70内的传输机械手60上，关闭传输腔盖，对传输腔70抽真空，待传输腔70与工艺腔30腔压平衡之后，开启两腔之间的门阀，机械手60载片进入工艺腔室30，达到机械电极40的正上方，之后机械电极40底部的顶针机构50升起顶针，将晶圆12从机械手60上顶起来，机械手60退出工艺腔室30回到传输腔70，门阀关闭，顶针机构50驱动顶针下降，晶圆12随之下降至电极表面；随后压环机构驱动压环9下降，并将晶圆12压紧在电极表面，待压紧后，工艺腔室30开始进行工艺，通入工艺气体和接通射频电源等。待工艺过程结束之后，压环9升起，顶针升起，晶圆12被顶起，门阀打开，机械手60进入工艺腔室30到达晶圆12正下方，顶针下降，晶圆12落到机械手60表面，机械手12载片退出工艺腔室30回到传输腔70，关闭门阀，给传输腔70充气，待腔压达到大气状态时，开启传输腔70盖取出晶圆12。在工艺过程中，由于射频电源的作用，工艺气体被电离后变成等离子体，并加速达到晶圆表面进行刻蚀过程，这个过程中会有大量的热量集聚在晶圆的表面，为了防止晶圆表面被高温烤焦，需要对晶圆进行降温处理。在半导体行业，一般会使用冷水机来对机械电极进行降温，同时在电极和晶圆背面之间通氦气，也叫作背氦，用来传递电极的低温至晶圆上，来实现晶圆的冷却。但是由于工艺过程中工艺腔室内为真空状态，腔压很小，而背氦的存在，会导致晶圆被吹跑，因此需要在工艺时使用压环将晶圆压紧在电极表面，同时晶圆被压紧后会使得晶圆背面的氦气被封住，形成背压，背压的存在可以用来判断晶圆是否被损坏。
[0003]由于在业内存在着多种尺寸的晶圆，包括2、3、4、6和8英寸等，而一台设备的电极只能对应一种尺寸的晶圆，一般适用于大尺寸晶圆，因此在需要对小尺寸晶圆进行刻蚀的时候，就要在大电极上使用托盘，将小尺寸晶圆放置在上面，实现大晶圆向小尺寸晶圆的转换。但是目前业内使用的托盘只适用于一种固定大小的托盘，如图2所示，托盘4的中心具有凹槽，该凹槽比晶圆3略大一点，保证晶圆能放入该槽内，压盘2中心为镂空的，可以将晶圆3压紧在托盘4的凹槽内，之后用螺钉1紧固，此时冷却气体即氦气会被大幅度封禁在晶圆3的背面，实现晶圆的冷却效果。但是该托盘及压盘只能适用于4英寸的晶圆，如果想要进行2英寸晶圆的刻蚀，必须要更换一整套托盘装置，包括托盘和压盘，这就造成了托盘没有通用性。同时电极表面的冷却气体即背氦只能达到晶圆的背面，无法冷却压盘，造成在工艺过程
中压盘上累积的热量传递到底面的晶圆上，影响晶圆的均匀性。
技术实现思路
[0004]本技术针对现有技术中的不足，提供一种适用多尺寸晶圆刻蚀的托盘装置，可以适用于多种尺寸晶圆的刻蚀，在进行不同尺寸的晶圆刻蚀时，托盘可以重复利用，只需要更换对应的压盘即可，极大程度地提高了机台的使用效率，减少多种物料同时存在而造成的浪费，同时压盘在刻蚀过程中也能被冷却，提高了晶圆的刻蚀均匀性。
[0005]为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0006]本技术实施例提出了一种适用多尺寸晶圆刻蚀的托盘装置，所述托盘装置包括托盘、压盘、紧固螺钉和密封圈；
[0007]所述托盘呈平板状，其上表面均布有分叉状凹槽，且凹槽内设置有多个用于传输冷却介质的通气孔；托盘边缘区域设置有用于放置密封圈的密封槽；
[0008]所述压盘呈圆盘状，其外径小于托盘直径但大于密封圈直径；压盘的中心区域设置有通孔，通孔的直径小于配套晶圆的直径；压盘朝向托盘的底面的中心区域设置有用于放置晶圆的沉头台阶，沉头台阶的直径大于配套晶圆的直径，沉头台阶的深度小于配套晶圆的厚度；
[0009]所述托盘上设置有多圈沉头螺纹通孔，压盘的下底面的相应位置上设置有沉头螺纹盲孔；所述紧固螺钉自托盘下表面起向上依次穿过晶圆外侧最临近的一圈沉头螺纹通孔和相应压盘上的沉头螺纹盲孔，将压盘固定在托盘上的同时，施加向下的力在托盘上，挤压密封圈，压紧晶圆。
[0010]进一步地，所述冷却介质为氦气。
[0011]进一步地，所述通孔朝向上的外边缘呈斜面状。
[0012]进一步地，所述斜面与水平面的夹角的取值范围为25
°
～60
°
。
[0013]进一步地，所述托盘装置包括填充螺钉；所述填充螺钉的直径与沉头螺纹孔相当，长度与托盘厚度相匹配，螺纹尺寸大于紧固螺钉的螺纹尺寸。
[0014]进一步地，所述托盘上设置有两圈沉头螺纹通孔。
[0015]进一步地，所述压盘的外径与托盘外径相差12mm～20mm。
[0016]进一步地，所述通孔的直径比配套晶圆的直径小2mm～4mm，沉头台阶的直径比配套晶圆的直径大1mm～2mm。
[0017]进一步地，所述沉头台阶的深度比配套晶圆的厚度小0.2mm～0.4mm。
[0018]进一步地，所述托盘和压盘采用的材质包括铝、SiC、陶瓷或者石英。
[0019]本技术的有益效果是：
[0020]第一，本技术提出的适用多尺寸晶圆刻蚀的托盘装置，可以适用于多种尺寸晶圆的刻蚀，在进行不同尺寸的晶圆刻蚀时，托盘可以重复利用，只需要更换对应的压盘即可，极大程度地提高了机台的使用效率，减少多种物料同时存在而造成的浪费。
[0021]第二，本技术提出的适用多尺寸晶圆刻蚀的托盘装置，压盘在刻蚀过程中也能被冷却，提高了晶圆的刻蚀均匀性。
附图说明
[0022]图1是等离子刻蚀系统机台的工作原理示意图。
[0023]图2是现有托盘结构示意图。
[0024]图3是本技术实施例的适用多尺寸晶圆刻蚀的托盘装置的结构示意图(刻蚀小尺寸晶圆时)。
[0025]图4是其中一种托盘的结构示意图。
[0026]图5是其中一种压盘的结构示意图。
[0027]图6是刻蚀小尺寸晶圆时的托盘装置局部剖视放大图。
[0028]图7是托盘装置刻蚀大尺寸晶圆时的机构示意图。
具体实施方式
[0029]现在结合附图对本技术作进一步详细的说明。
[0030]需要注意的是，技术中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本技术可实施的范围本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用多尺寸晶圆刻蚀的托盘装置，其特征在于，所述托盘装置包括托盘、压盘、紧固螺钉和密封圈；所述托盘呈平板状，其上表面均布有分叉状凹槽，且凹槽内设置有多个用于传输冷却介质的通气孔；托盘边缘区域设置有用于放置密封圈的密封槽；所述压盘呈圆盘状，其外径小于托盘直径但大于密封圈直径；压盘的中心区域设置有通孔，通孔的直径小于配套晶圆的直径；压盘朝向托盘的底面的中心区域设置有用于放置晶圆的沉头台阶，沉头台阶的直径大于配套晶圆的直径，沉头台阶的深度小于配套晶圆的厚度；所述托盘上设置有多圈沉头螺纹通孔，压盘的下底面的相应位置上设置有沉头螺纹盲孔；所述紧固螺钉自托盘下表面起向上依次穿过晶圆外侧最临近的一圈沉头螺纹通孔和相应压盘上的沉头螺纹盲孔，将压盘固定在托盘上的同时，施加向下的力在托盘上，挤压密封圈，压紧晶圆。2.根据权利要求1所述的适用多尺寸晶圆刻蚀的托盘装置，其特征在于，所述冷却介质为氦气。3.根据权利要求1所述的适用多尺寸晶圆刻蚀的托盘装置，其特征在于，所述通孔朝向上的外边缘呈斜面状。4.根据权利要求3所述的适用多尺寸晶圆刻蚀的托盘装...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩大健，李娜，彭泰彦，车东晨，许开东，
申请(专利权)人：江苏鲁汶仪器有限公司，
类型：新型
国别省市：
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