半导体设备中的托盘结构.pdf

本发明公开了一种半导体设备中的托盘结构，包括环形槽及凸台，在凸台表面设置有多个凹槽；多个凹槽中的至少一个凹槽与所述环形槽连通。本发明的半导体设备中的托盘结构，通过在放置晶片的圆形槽中的凸台表面设置凹槽，凹槽在工艺加工过程中不与晶片接触，从而降低晶片在工艺加工过程中中心区域的温度。同时工艺气体在凹槽内运行，为晶片传递热量，使整个晶片在工艺加工过程中的温度更均衡。避免由于温度不均匀造成的晶片周围和中间工艺结果不同。

权利要求书1.  一种半导体设备中的托盘结构，包括环形槽及凸台，其特征在于，在凸台表面设置有多个凹槽；所述多个凹槽中的至少一个凹槽与所述环形槽连通。2.  根据权利要求1所述的半导体设备中的托盘结构，其特征在于，所述凹槽的深度大于等于所述托盘结构用于加工的晶片厚度的50%，且小于等于所述托盘结构用于加工的晶片厚度的8倍。3.  根据权利要求2所述的半导体设备中的托盘结构，其特征在于，所述凹槽的深度等于所述托盘结构用于加工晶片厚度的2倍。4.  根据权利要求1所述的半导体设备中的托盘结构，其特征在于，所述凹槽的宽度大于等于所述托盘结构用于加工的晶片直径的1%，且小于等于所述托盘结构用于加工的晶片直径的30%。5.  根据权利要求4所述的半导体设备中的托盘结构，其特征在于，所述凹槽的宽度等于所述托盘结构用于加工的晶片直径的3%。6.  根据权利要求1所述的半导体设备中的托盘结构，其特征在于，所述多个凹槽的总面积为所述托盘结构用于加工的晶片面积的30%。7.  根据权利要求1至6任一项所述的半导体设备中的托盘结构，其特征在于，所述凹槽包括环形凹槽和第一径向凹槽；所述环形凹槽在所述凸台表面成环形均匀分布，与所述环形槽同心，其直径小于所述环形槽直径；所述第一径向凹槽穿过所述环形槽和所述环形凹槽的圆心并连通所述环形槽和所述环形凹槽。8.  根据权利要求7所述的半导体设备中的托盘结构，其特征在于，从所述环形槽到所述环形槽的圆心方向上环形分布的所述环形凹槽的宽度逐渐增大或减小。9.  根据权利要求1至6任一项所述的半导体设备中的托盘结构，其特征在于，所述凹槽包括与所述环形槽连通的第二径向凹槽，以及与至少一个所述第二径向凹槽相连通的均匀分布在所述第二径向凹槽周围的直槽。10.  根据权利要求9所述的半导体设备中的托盘结构，其特征在于，所述直槽和与其连通的第二径向凹槽垂直。11.  根据权利要求10所述的半导体设备中的托盘结构，其特征在于，从所述环形槽到所述环形槽的圆心方向上，所述直槽长度和宽度逐渐增大或者减小。

说明书半导体设备中的托盘结构
技术领域
本发明涉及半导体设备制造领域，尤其涉及一种半导体设备中的托盘结构。
背景技术
在半导体设备中，例如物理化学气象沉积薄膜设备（PVD）或者等离子体刻蚀设备（ETCH），有些需要将待工艺的晶片放置到一个托盘上，将托盘传送到工艺腔室进行工艺，托盘的主要作用是承载晶片，保证工艺时晶片温度的均匀性。
生产中，在晶片边缘的托盘上会沉积薄膜，而晶片周围沉积的薄膜因高低温交替产生应力会发生脱落产生颗粒，为了避免颗粒迸溅到晶片上造成晶片污染，现有托盘设计方案是在托盘中，每个承载圆形晶片的圆形槽的四周，开了一个环形槽，从而使得环形槽内呈现为凸台的状态，用于承载晶片。圆形槽的直径应和环形槽的外径相等，并且略大于晶片的直径。环形槽的内径（即凸台的直径）应略小于晶片直径。如图1所示，为托盘上的圆形槽和环形槽，图2是环形槽细节图。
但因为环形槽的存在，晶片周围没有托盘的热传导，仅通过热辐射形式对晶片边缘进行加热，导致晶片受热不均匀，周围的温度比中间低，从而造成晶片周围的工艺结果和中间不同。
发明内容
为解决使用传统托盘造成晶片受热不均匀的问题，本发明提供了一种使晶片工艺加工过程中受热均匀的半导体设备中的托盘结构。
为实现本发明目的提供的一种半导体设备中的托盘结构，包括环形槽及凸台，在凸台表面设置有多个凹槽；
所述多个凹槽中的至少一个凹槽与所述环形槽连通。
作为一种可实施方式，所述凹槽的深度大于等于所述托盘结构用于加工的晶片厚度的50%，且小于等于所述托盘结构用于加工的晶片厚度的8倍。
较佳地，作为一种可实施方式，，所述凹槽的深度等于所述托盘结构用于加工晶片厚度的2倍。
作为一种可实施方式，所述凹槽的宽度大于等于所述托盘结构用于加工的晶片直径的1%，且小于等于所述托盘结构用于加工的晶片直径的30%。
较佳地，作为一种可实施方式，所述凹槽的宽度等于所述托盘结构用于加工的晶片直径的3%。
较佳地，作为一种可实施方式，所述多个凹槽的总面积为所述托盘结构用于加工的晶片面积的30%。
作为一种可实施方式，所述凹槽包括环形凹槽和第一径向凹槽；
所述环形凹槽在所述凸台表面成环形均匀分布，与所述环形槽同心，其直径小于所述环形槽直径；
所述第一径向凹槽穿过所述环形槽和所述环形凹槽的圆心并连通所述环形槽和所述环形凹槽。
作为一种可实施方式，从所述环形槽到所述环形槽的圆心方向上环形分布的所述环形凹槽的宽度逐渐增大或减小。
作为另一种可实施方式，所述凹槽包括与所述环形槽连通的第二径向凹槽，以及与至少一个所述第二径向凹槽相连通的均匀分布在所述第二径向凹槽周围的直槽。
作为一种可实施方式，所述直槽与所述第二径向凹槽垂直，且与所述第二径向凹槽连通。
作为一种可实施方式，从所述环形槽到所述环形槽的圆心方向上，所述直槽长度和宽度逐渐增大或者减小。
本发明的有益效果包括：
本发明提供的一种半导体设备中的托盘结构，通过在放置晶片的圆形槽中的凸台表面设置凹槽，凹槽在工艺加工过程中不与晶片接触，从而降低晶片在 工艺加工过程中中心区域的温度。同时工艺气体在凹槽内运行，为晶片传递热量，使整个晶片在工艺加工过程中的温度更均衡。避免由于温度不均匀造成的晶片周围和中间工艺结果不同。
附图说明
图1为传统托盘一具体实例的结构示意图；
图2为托盘中环形槽的细节图；
图3为本发明的一种半导体设备中的托盘结构的一具体实施例的结构示意图；
图4为本发明的一种半导体设备中的托盘结构的另一具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例的半导体设备中的托盘结构的具体实施方式进行说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1、图2和图3，本发明实施例的一种半导体设备中的托盘结构，包括环形槽100及凸台200，在凸台表面设置有多个凹槽300。且多个凹槽中的至少一个凹槽与所述环形槽连通。
此处需要说明的是，在图1中所示的为可以放置5片晶片的半导体设备中的托盘010，托盘中包含有5个放置晶片的圆形槽400，圆形槽包含的范围内有环形槽100及凸台200。
在工艺过程中晶片的温度是靠托盘热传导至晶片的，但因为环形槽的存在，其内径又略小于晶片直径，因此，晶片四周没有凸台接触，托盘上的温度无法传导至晶片的外缘。因为没有托盘的热传导，仅通过热辐射形式对晶片边缘进行加热，导致晶片周围的温度比中间低，从而造成晶片周围的工艺结果和中间不同。在本发明实施例中，在传统托盘中放置晶片的凸台上设置凹槽300。进行 工艺加工时，设置在凸台表面的凹槽不与加工晶片接触，降低晶片中间区域的温度。且凹槽与所述环形槽连通，使工艺气体可以在槽中运行，为晶片均匀传递热量，使加工晶片的中间温度和边缘温度保持一致，保证晶片表面温度的均匀性。有利于提高工艺加工的稳定性与准确性。
在其他实施例中，所述托盘可以是放置其他数量晶片的托盘。
作为一种可实施方式，如图3所示，所述凹槽包括环形凹槽310和第一径向凹槽320。所述环形凹槽在所述凸台表面成环形均匀分布，与所述环形槽同心，其直径小于所述环形槽直径。所述第一径向凹槽穿过所述环形槽和所述环形凹槽的圆心并连通所述环形槽和所述环形凹槽。
工艺加工过程中托盘上的凹槽部分和晶片不接触，托盘上的热量可以通过辐射的方式对晶片加热，与晶片边缘对应环形槽部分加热方式一致。成环形分布的凹槽使通过辐射方式对晶片加热的位置分布均匀，从而使晶片受热温度更加均匀。
作为一种可实施方式，所述第一径向凹槽与所述环形槽及所述环形凹槽连通，且与所述凸台的中心点留有预定的距离。
第一径向凹槽与所述环形槽及所述环形凹槽连通，使工艺气体可以在环形凹槽及第一径向凹槽中流通，为晶片均匀传递热量，从而达到使晶片温度均匀的效果。
作为一种可实施方式，从所述环形槽到所述环形槽的圆心方向上环形分布的环形凹槽310的宽度逐渐增大。
因为工艺加工过程中，晶片由中心位置到边缘的温度逐渐降低，所以，将设置在凸台上的环形凹槽的宽度从边缘到中心方向上逐渐增大更有利于晶片在工艺过程中温度的均衡性，使晶片边缘和晶片中心具有相同的工艺结果。
在其他实施例中，从所述环形槽到所述环形槽的圆心方向上环形分布的环形凹槽310的宽度也可逐渐减小或者保持不变。
作为一种可实施方式，在所述凸台从边缘到中心方向上，各环形凹槽之间的距离逐渐缩小。
同样的，在从凸台边缘到中心方向上逐渐增大环形凹槽宽度的同时，也可逐渐缩小相邻环形凹槽之间的距离，从而也起到均衡晶片工艺温度的作用，保证晶片周围和中间具有相同的工艺结果。
作为一种可实施方式，所述凹槽的深度大于等于所述托盘结构用于加工的晶片厚度的50%，且小于等于所述托盘结构用于加工的晶片厚度的8倍。
较佳地，作为一种可实施方式，所述凹槽的深度等于所述托盘结构用于加工晶片厚度的2倍。
在凸台上设置深度等于所述托盘结构用于加工晶片的厚度2倍的凹槽，所述凹槽便于工艺气体的流通，且凹槽制作加工简单。
作为一种可实施方式，所述凹槽的宽度大于等于所述托盘结构用于加工的晶片直径的1%，且小于等于所述托盘结构用于加工的晶片直径的30%。
较佳地，作为一种可实施方式，所述凹槽的宽度等于所述托盘结构用于加工的晶片直径的3%。
为保证工艺加工过程中晶片温度的均匀性，设置在凸台上的凹槽宽度不宜过宽或者过窄，较佳地，可设置径向凹槽的宽度为加工晶片直径的3%。因此，设置径向凹槽的宽度为加工晶片直径的3%。环形凹槽的宽度随位置不同而有所变化。
作为另一种可实施方式，如图4所示，所述凹槽300包括与所述环形槽连通的第二径向凹槽330，以及与至少一个所述第二径向凹槽相连通的均匀分布在所述第二径向凹槽周围的直槽340。
如图4中所示，有4条第二径向凹槽围成4个扇形区域，在4个扇形区域内设置有直槽，直槽均匀分布在所述第二径向凹槽周围，另外4条第二径向凹槽分别平分所述扇形区域，且连通所在扇形区域内的直槽及环形槽。
如环形凹槽效果相类似，如此设置可降低晶片中心位置的温度，且工艺气体也可起到均匀传递热量的作用，使晶片加工工艺过程中各部分温度更均匀，避免晶片边缘与中间工艺结果不同。
较佳地，作为一种可实施方式，从所述环形槽到所述环形槽的圆心方向上， 所述直槽长度和宽度逐渐增大或者减小。
可在从所述环形槽到所述环形槽的圆心方向上调整直槽的长度和宽度，使靠近凸台中心位置的直槽面积更大。
靠近晶片中心位置处直槽的面积更大可以解决晶片加工过程中中心温度过高的问题，使温度更均衡。较佳地，作为一种可实施方式，所述多个凹槽的总面积为所述托盘结构用于加工的晶片面积的30%。
为了保证晶片的正常支撑，在凸台上设置凹槽的面积不宜过大，较佳地，多个凹槽的总面积为所述托盘结构用于加工的晶片面积的30%时，凹槽可起到良好的温度均衡的作用，且能保证加工晶片的正常支撑。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。