[发明专利]托盘及等离子体加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及微电子加工技术领域，具体地，涉及一种托盘及等离子体加工设备。

背景技术

等离子体加工设备是加工半导体器件的常用设备，其在进行诸如刻蚀、溅射和化学气相沉积等工艺过程中，为了提高等离子体加工设备的生产效率，降低生产成本，一般采用尺寸较大的托盘来承载多个晶片，并将其同时运送至反应腔室中，从而实现对多个晶片同时进行工艺。

在实际加工过程中，在反应腔室中形成的等离子体容易使晶片的温度超过工艺所需的温度，因此需要对晶片的温度进行控制。传统的温度控制方式是在晶片的背面(即，与晶片加工面相对的另一面)吹热交换气体，如氦气，以借助热交换气体对晶片的温度进行调节。具体地，在托盘的承载面上设置有多个进气孔，气源经由该进气孔将热交换气体输送至晶片的背面与托盘的承载面之间的缝隙中，从而实现热交换气体与晶片之间的热交换。在实际应用中，当热交换气体充满晶片的背面与托盘的承载面之间的缝隙之后，晶片的背面与托盘的承载面之间的气压会远远高于反应腔室内的气压，导致缝隙内的热交换气体泄漏至反应腔室内，在热交换气体的泄漏量达到一定程度时会给导热效率以及工艺结果带来不良影响。

为此，人们通常采用下述两种方法来控制热交换气体的泄漏量，第一种方法是通过降低托盘的承载面的粗糙度(一般小于1μm)，来使晶片的背面能够与托盘的承载面更紧密地贴合在一起，从而降低了热交换气体的泄漏量。而这会产生下述问题：由于晶片的背面与托盘的承载面紧密地贴合，导致晶片的背面与托盘的承载面之间的缝隙过小，这使得该缝隙中的热交换气体主要集中在进气孔附近，而很难向晶片的边缘扩散，从而导致热交换气体与晶片边缘区域之间的热交换效果较差，进而造成晶片边缘区域的温度与中心区域的温度产生差异，被加工工件的温度均匀性较差。

第二种方法是通过增加输送冷煤气体的进气孔与晶片边缘之间的在托盘的径向上的间距，来降低自进气孔流出的热交换气体向晶片边缘扩散的程度，从而降低了热交换气体的泄漏量。而这同样会导致热交换气体与晶片边缘区域之间的热交换效果较差，从而造成晶片边缘区域的温度与中心区域的温度产生差异，进而被加工工件的温度均匀性较差。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种托盘及等离子体加工设备，其不仅可以一定程度地改善被加工工件的边缘区域的温度控制效果，以提高被加工工件的中心区域与边缘区域的温度均匀性，而且还可以减少热交换气体的泄漏量。

为实现本发明的目的而提供一种托盘，用于承载被加工工件，并借助热交换气体对被加工工件的温度进行调节，在所述托盘的上表面形成有凹部，所述凹部的数量和位置与所述被加工工件的数量和位置一一对应，并且每个所述凹部和与之一一对应的所述被加工工件的下表面的中心区域之间形成闭合空间，并且在所述凹部的底面上分布有多个进气孔，所述热交换气体经由所述进气孔流入所述闭合空间内。

其中，在所述托盘的上表面且位于每个所述凹部的周边形成有密封区域，每个所述密封区域和相应的所述被加工工件的下表面的边缘区域相贴合，以对所述闭合空间进行密封。

其中，位于每个所述密封区域的所述托盘的上表面的粗糙度的范围在0.1～1μm。

优选地，所述密封区域在其径向上的宽度的范围在0.5～10mm

其中，所述凹部的深度的范围在1～100μm。

其中，在每个所述凹部底面上分布的所有所述进气孔中，最靠近所述凹部的底面边缘的进气孔与所述凹部的底面边缘之间的间距的范围在0.5～5mm。

其中，所述凹部的底面的粗糙度大于0.6μm。

优选地，位于每个所述密封区域的所述托盘的上表面的粗糙度为0.4μm。

优选地，所述凹部的底面的粗糙度为1.6μm。

优选地，所述凹部的深度为10μm。

优选地，所述密封区域在其径向上的宽度为5mm。

优选地，在每个所述凹部底面上分布的所有所述进气孔中，最靠近所述凹部的底面边缘的进气孔与所述凹部的底面边缘之间的间距为1.2mm。

其中，所述热交换气体包括氦气、氩气或氮气。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种等离子体加工设备，包括反应腔室、位于所述反应腔室内的夹持装置，以及置于所述夹持装置上的托盘，所述托盘用于承载被加工工件，并借助热交换气体对被加工工件的温度进行调节，其特征在于，所述托盘采用了本发明提供的上述托盘。