TW201841292A - 縱型晶舟 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種縱型晶舟，其係具有頂板、底板、3根支柱、及晶圓支持部者，且上述支柱包含：第1及第2支柱，其等配置於晶圓插入始端側之左右兩側；及第3支柱，其配置於晶圓插入終端側之中央；且上述晶圓支持部包含自上述第1、第2及第3支柱之側面，分別向水平方向突出之第1、第2及第3晶圓支持部，上述第1晶圓支持部和第1支柱之水平方向之剖面積之合計、及上述第2晶圓支持部和第2支柱之水平方向之剖面積之合計、與上述第3晶圓支持部和第3支柱之水平方向之剖面積之合計具有特定之關係。

Description

縱型晶舟

本發明係關於一種縱型晶舟，尤其是關於一種於熱處理步驟中保持用於半導體器件之製造之矽晶圓的縱型晶舟。

使用於半導體器件製造之晶圓實施熱處理，該熱處理藉由於熱處理裝置內收納載置了多個晶圓之縱型晶舟而完成。 然而，近年來，晶圓大口徑化，伴隨於此於晶圓易產生滑動，其對策為重要問題。作為抑制該滑動之對策，例如於專利文獻1中，提出有如下一種發明：藉由晶圓支持部自晶圓之外周部支持至晶圓半徑之40～60%之位置，而將晶圓之變形最小化，抑制滑動之發生。 基於圖8對該專利文獻1所揭示之縱型晶舟進行說明。另，圖8顯示將縱型晶舟自其上部透視並觀察之狀態。 晶舟100具備於鉛直方向互相以平行狀態配置之自晶圓插入方向X觀察之始端側之支持構件101、102及終端側之支持構件103。該等各支持構件101、102、103立設於圓板形狀之基台(底板)上，進而各支持構件之上端部藉由圓板狀之上部固定構件(頂板)支持。 另，圖8所示之外圓周105表示該晶舟100之上部固定構件(頂板)。又，以虛線顯示之符號W表示搭載於該晶舟100之晶圓之搭載位置(稱為晶圓W)。又，箭頭X表示晶圓W相對於晶舟100之插入方向。 且，上述各支持構件101、102、103包含支柱部101b、102b、103b、與分別自該等支柱部101b、102b、103b之側面水平突出且形成為長條之複數個晶圓支持部101a、102a、103a。 又，位於晶圓插入始端側之支持構件101、102構成為相對於通過晶圓W之插入中心點O，且沿晶圓W之插入方向X延伸之一點鏈線h線對稱。 又，位於晶圓插入終端側之支持構件103位於通過晶圓W之插入中心點O，且沿晶圓W之插入方向X延伸之一點鏈線h上。 又，位於上述晶圓插入始端側之支持構件101、102之包含晶圓支持部之水平剖面形成為大致へ之字狀，另一方面，晶圓支持部103a自支持構件103以大致直線狀延伸設置。 此處，位於晶圓插入始端側之支持構件101、102之晶圓支持部101a、102a之末端部、位於晶圓插入終端側之支持構件103之末端部構成為位於晶圓外周部至晶圓W之半徑之40～60%。 藉由該構成，晶圓W藉由各晶圓支持部101a、102a、103a而支持(3點支持)，可抑制晶圓W之變形。其結果，緩和對晶圓特定位置之應力集中，可期待使滑動之減少對策有效。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2009-99576號公報

[發明所欲解決之問題] 然而，於圖8所示之晶舟中，於晶圓插入始端側之支持構件101、102與晶圓插入終端側之支持構件103之間，晶圓支持部101a、102a之長度與晶圓支持部103a之長度不同。 若如此般長度尺寸不同，則支持構件之表面積(體積)不同，於熱處理時接收之熱量產生差異。因此，於支持構件間由熱膨脹引起之變形之大小不同，其結果，有於支持之晶圓W產生傾斜之虞。 且，於晶圓W產生傾斜之情形時，有於晶圓W之特定部位集中應力，易發生滑動之問題。 本發明係於如上所述之情況下完成者，目的在於於具備長條形狀之晶圓支持部之縱型晶舟中，提供一種藉由減少由熱引起之晶圓支持部間之變形差，可使晶圓不傾斜，而抑制滑動之發生的縱型晶舟。 [解決問題之技術手段] 為解決上述問題而完成之本發明之縱型晶舟之特徵在於：其係具有頂板、底板、一端固定於上述頂板且另一端固定於底板之3根支柱、及晶圓支持部者，且上述支柱包含：第1及第2支柱，其等配置於晶圓插入始端側之左右兩側；及第3支柱，其配置於晶圓插入終端側之中央；上述晶圓支持部包含自上述第1、第2及第3支柱之側面分別向水平方向突出之第1、第2及第3晶圓支持部，於將上述第1晶圓支持部與第1支柱之水平方向之剖面積之合計、與上述第2晶圓支持部與第2支柱之水平方向之剖面積之合計表示為Sa，將上述第3晶圓支持部與第3支柱之水平方向之剖面積之合計表示為Sb時，由以下之式定義之比率之絕對值為1%以下。 比率(%)=100×(Sa-Sb)/(Sa+Sb) 另，較理想為上述第1晶圓支持部與第1支柱之水平剖面形成為へ之字狀，上述第2晶圓支持部與第2支柱之水平剖面形成為へ之字狀，上述第3晶圓支持部與第3支柱之水平剖面以自第3晶圓支持部之末端至第3支柱側寬幅地變化之方式形成為錐形狀。 又，較理想為上述第1、第2及第3晶圓支持部之末端部配置於支持之晶圓之中心至晶圓半徑之65%以上且75%以下之位置。 根據此種構成，包含支柱部之第1、第2晶圓支持部之水平方向之剖面積略等於包含支柱部之第3晶圓支持部之水平方向之剖面積地構成。藉此，包含支柱部之第1、第2支持構件於熱處理時接收之熱量略等於包含支柱部之第3支持構件於熱處理時接收之熱量，於由熱膨脹引起之變形無差異。因此，可保持晶圓不傾斜，向晶圓之特定部位無應力集中，而抑制滑動之發生。 [發明之效果] 根據本發明，於具備長條形狀之晶圓支持部之縱型晶舟中，可獲得一種藉由減少由熱引起之晶圓支持部間之變形差，可使晶圓不傾斜，而抑制滑動之發生的縱型晶舟。

以下，基於圖式就本發明之縱型晶舟之實施形態進行說明。另，圖1係本實施形態之縱型晶舟之前視圖，圖2係圖1所示之縱型晶舟之側視圖，圖3係縱型晶舟之頂板之俯視圖，圖4係圖1之I-I箭頭剖視圖(俯視圖)。 如圖1、圖2所示，縱型晶舟1具備：2根支持構件2、3，其等配置於晶圓插入方向之始端側(稱為晶圓插入始端側)；及1根支持構件4，其配置於晶圓插入方向之終端側(以下，稱為晶圓插入終端側)。上述各支持構件2、3、4之下端部，立設於圓板形狀之底板6，進而將各支持構件之上端部，藉由圓板狀之頂板7支持。 上述各支持構件2、3、4為支持多個晶圓，而分別具有複數個晶圓支持部2a、3a、4a。各支持構件2、3、4之晶圓支持部2a、3a、4a，於縱方向例如以8 mm間距形成有50～150個。 又，如圖3所示，於頂板7中，開口部7a為於頂板7之中央形成淨化時之氣體之主流，而形成於頂板7之中央部。該開口部7a於自頂板7之上表面觀察時，如圖4所示，以晶圓支持部2a、3a、4a之末端部S1、S2、S3不突出至開口部7a內側之方式，以直徑f A形成。如此設置之理由為，若晶圓支持部2a、3a、4a之末端部S1、S2、S3突出至上述開口部7a內，則易產生晶圓中央側之特有之氣體之混亂。 上述開口部7a較理想為以頂板7之中心(載置之晶圓W之中心)為中心之圓形，但並非特別限定於此，亦可為其他形狀，例如正方形、六角形、八角形等多角形，橢圓形、星型、齒輪型。 又，關於頂板7之外形之形狀，較理想為一般之圓形，但並非特別限定於此，亦可為其他形狀，例如正方形、六角形、八角形等多角形，橢圓形、大致星型、齒輪型。 再者，如圖3所示，於頂板7之晶圓W之插入側，形成有連通於上述開口部7a之狹縫部7b。以上述狹縫部7b之寬度方向之中間點，位於連結晶圓W之插入方向X與晶圓W之插入中心點O之一點鏈線h上之方式，形成上述狹縫部7b。 上述頂板7之狹縫部7b之寬度T較理想為頂板7之寬度之35%以上且45%以下之尺寸。此處，所謂上述頂板7之寬度，於頂板7為矩形形狀之情形時，係指與晶圓插入方向X正交之方向之長度，又，於頂板7為圓形之情形時係指其直徑f D。 如此，將狹縫部7b之寬度T設為頂板7之寬度之35%以上之理由為，若小於35%則無法經由頂板7確保充足之氣體供給量，另一方面，設為頂板之寬度之45%以下之理由為，若為超過45%之寬度則舟之強度變弱，故不佳。 再者，頂板7之開口部7a之面積更佳為形成為頂板7之上表面之面積之30%以上且40%以下。 如此定義開口部面積之理由為，使氣體充分到達位於頂板7之下部之晶圓支持部2a、3a、4a。 具體而言，若頂板7之開口部7a之面積小於頂板上表面之面積之30%，則氣體難以充分供給至舟之下部，有無法充分獲得淨化效果之虞。另一方面，於開口面積超過40%之情形時，自上方向下方通過舟之氣體之流動增大，成氣體不與支柱及晶圓支持部接觸，氣體僅通過舟內部之狀態，依然有無法充分獲得淨化效果之虞。 再者，上述頂板7之狹縫部7b之寬度T更理想為與上述之晶圓插入始端側之支持部末端部S1、S2之間隔相同。 於該情形時，由於自頂板7之上表面觀察時狹縫部7b之緣部與晶圓支持部2a、3a之末端部S1、S2重疊，故可更確實地抑制藉由晶圓支持部2a、3a之末端部S1、S2突出至狹縫部7b之內側而產生的晶圓中央側之特有之氣體之混亂。 接著，基於圖4、及圖5(a)、(b)，對各支持構件2、3、4更詳細地進行說明。圖5(a)、(b)係包含圖1之縱型晶舟具有之支柱部之晶圓支持部之水平方向之剖視圖。 於圖4中，以虛線顯示之符號W表示搭載於該縱型晶舟1之晶圓W之位置，箭頭X表示晶圓W相對於縱型晶舟1之插入方向。 配置於晶圓插入始端側之支持構件2、3包含支柱部2b、3b、與自該等支柱部2b、3b之側面分別水平突出而形成之複數個晶圓支持部2a、3a，且如圖5所示，包含晶圓支持部之水平剖面形成為大致へ之字狀。 如圖4所示，上述支持構件2、3構成為相對於連結晶圓W之插入方向X與晶圓W之插入中心點O之一點鏈線h線對稱，晶圓支持部2a、3a之末端部S1、S2自上表面觀察之情形時，成半圓形狀。 又，配置於晶圓插入終端側之支持構件4包含支柱部4b、與自該支柱部4b之側面水平突出而形成之複數個晶圓支持部4a。包含該支柱部4b之晶圓支持部4a之水平剖面如圖5(b)所示，以末端較細，且朝向支柱部4b(晶圓插入終端側)變得寬幅之方式形成為錐形狀(大致三角形狀)。 上述支持構件4位於通過晶圓W之插入中心點O，且沿晶圓W之插入方向X延伸之一點鏈線h上。該支持構件4之晶圓支持部4a自晶圓插入終端側之支柱部4b朝向上述晶圓W之插入中心點O於水平方向延伸設置。上述晶圓支持部4a之末端部S3自上表面觀察之情形時成半圓形狀。 於本發明中，晶圓支持部2a、3a之末端部S1、S2及晶圓支持部4a之末端部S3構成為配置於晶圓W之中心至晶圓W之半徑之65%以上且75%以下之位置。又，上述末端部S1、S2、S3之晶圓W下面之支持點位置沿晶圓W之圓周間隔120°。 上述末端部S1、S2、S3之各者藉由配置於該特定位置，可儘可能減小發生應力，其結果，抑制晶圓發生滑動。 又，於本發明中，圖5(a)所示之包含支柱2b、3b之晶圓支持部2a、3a之水平方向之剖面積Sa略等於圖5(b)所示之包含支柱4b之晶圓支持部4a之水平方向之剖面積Sb，該比率之絕對值設為1%以下。即，以下之式所定義之比率之絕對值為1%以下。 比率(%)=100×(Sa-Sb)/(Sa+Sb) 另，於上述Sa中，於將包含支柱2b之晶圓支持部2a之水平方向之剖面積表示為Sa1，將包含支柱3b之晶圓支持部3a之水平方向之剖面積表示為Sa2時，Sa1略等於Sa2，與上述之式同樣定義之比率之絕對值為1%以下。即，所謂於上述Sa略等於Sb，係指Sa1與Sb、及Sa2與Sb分別大致相等，比率之絕對值為1%以下。 晶圓支持部2a、3a、4a之厚度形成為相同。藉此，由於支持構件2、3與支持構件4之體積相等，故支持構件2、3於熱處理時接收之熱量略等於支持構件4於熱處理時接收之熱量，於由熱膨脹引起之變形無差異。因此，保持晶圓W不傾斜，故向晶圓W之特定部位無應力集中，而可抑制滑動之發生。 圖6(a)係放大顯示支持構件2、3之一部分之側視圖，圖6(b)係放大顯示支持構件4之一部分之側視圖。 於本實施形態中，如圖6(a)、(b)所示，晶圓支持部2a、3a、4a之上表面為平坦，其大致整體與晶圓W之背面相接。將晶圓支持部2a、3a與晶圓支持部4a之間之與晶圓W相接之面積之差異設為30 mm² 以下，藉此可將自晶圓支持部2a、3a、4a向晶圓W之傳熱之影響之差抑制在較小。 另，作為本發明之變化例，可如圖7(a)、(b)所示，於晶圓支持部2a、3a、4a之上表面側末端部設置支持晶圓W之突起部2a1、3a1、4a1，於該情形時，各突起部之與晶圓W之接觸面積相等。藉由如此設置突起部，可使自晶圓支持部2a、3a、4a向晶圓W之傳熱之影響更小。 如以上，根據本發明之實施形態，包含支柱部2b、3b之晶圓支持部2a、3a之水平方向之剖面積，略等於包含支柱部4b之晶圓支持部4a之水平方向之剖面積，該比率之絕對值設為1%以下。藉此，支持構件2、3於熱處理時接收之熱量，略等於支持構件4於熱處理時接收之熱量，於因熱膨脹引起之變形並無差異。因此，可保持晶圓W不傾斜，向晶圓W之特定部位無應力集中，而抑制滑動之發生。 [實施例] 關於本發明之縱型晶舟，基於實施例進一步進行說明。於本實施例中，藉由製造上述實施形態所示之縱型晶舟，並使用所獲得之晶舟進行晶圓之熱處理，而驗證其性能。 作為每個實施例之不同條件，以圖5所示之包含晶圓插入始端側之支柱部2b、3b之晶圓支持部2a、3a之水平方向剖面積Sa(參照圖5(a))、與包含晶圓插入終端側之支柱部4b之晶圓支持部4a之水平方向剖面積Sb(參照圖5(b))之比率不同之方式，僅使剖面積Sb之大小變化。 另，上述比率藉由比率(%)=100×(Sa-Sb)/(Sa+Sb)求得。 使用於實驗之爐為f 300 mm用縱型爐，爐心管內徑390 mm×爐心管高度1650 mm，使用之縱型晶舟之外形為頂板與底板徑330 mm×舟高度1200 mm。 作為使用該爐之實驗，於將各縱型晶舟以相同之使用條件進行連續10次熱處理後，將1片評估用晶圓配置於舟中央部(自舟上部起之槽位置第50槽)，且實施評估用之熱處理。 使用條件為，於600℃時將積載了100片晶圓之縱型晶舟入爐，升溫至1200℃後保持1小時，降溫至600℃後取出。又，作為評估用之熱處理，於600℃時入爐，升溫至1200℃後保持10小時，降溫至600℃後出爐。無論於哪種情形，氣體皆所有步驟以每分鐘15升流動100%氬氣。 滑動評估為，將積載100片12吋之鏡面加工矽晶圓以上述使用條件進行1次熱處理者，對自舟上部起第1片、第50片、第100片之3片晶圓，以X光形貌學測定面內，而進行以所觀測之滑動中最長之最大滑動長度進行比較之評估。 該滑動評估之判定指標係藉由將存在最大滑動長度超過30 mm者之情形設為×，將最大滑動長度小於30 mm且10 mm以上之情形設為D，將最大滑動長度小於10 mm或滑動本身不存在之情形設為○之指標而劃分成3類，並排序。 於表1顯示實施例1~10之條件、及其結果。 [表1] 如表1所示，若面積比率之絕對值為1%以內，則最大滑動長度小於10 mm或滑動本身不存在。 該情況被認為，若包含晶圓插入始端側之支柱部之晶圓支持部之剖面積Sa與包含晶圓插入終端側之支柱部之晶圓支持部之剖面積Sb之比率之絕對值為1%以內，則消除於各支持構件之間保有之熱量之差(即將熱膨脹之差抑制至較小)，可保持晶圓不傾斜，可抑制由傾斜所致之晶圓形變引起之滑動。 參照特定之實施態樣詳細地說明了本發明，但對從業者而言應明瞭，可不脫離本發明之精神與範圍地添加各種變更或修正。 本申請案係基於2017年2月21日申請之日本專利申請案2017-030224者，其內容以引用之方式併入於此。

1‧‧‧晶舟

2‧‧‧支持構件

2a‧‧‧晶圓支持部(第1晶圓支持部)

2a1‧‧‧突起部

2b‧‧‧支柱部(支柱)

3‧‧‧支持構件

3a‧‧‧晶圓支持部(第2晶圓支持部)

3a1‧‧‧突起部

3b‧‧‧支柱部(支柱)

4‧‧‧支持構件

4a‧‧‧晶圓支持部(第3晶圓支持部)

4a1‧‧‧突起部

4b‧‧‧支柱部(支柱)

6‧‧‧底板

7‧‧‧頂板

7a‧‧‧開口部

7b‧‧‧狹縫部

100‧‧‧晶舟

101‧‧‧支持構件

101a‧‧‧晶圓支持部

101b‧‧‧支柱部

102‧‧‧支持構件

102a‧‧‧晶圓支持部

102b‧‧‧支柱部

103‧‧‧支持構件

103a‧‧‧晶圓支持部

103b‧‧‧支柱部

105‧‧‧外圓周

h‧‧‧一點鏈線

I-I‧‧‧箭頭

O‧‧‧插入中心點

S1‧‧‧末端部

S2‧‧‧末端部

S3‧‧‧末端部

Sa‧‧‧剖面積

Sb‧‧‧剖面積

T‧‧‧寬度

W‧‧‧晶圓

X‧‧‧晶圓插入方向

fA‧‧‧直徑

fD‧‧‧直徑

圖1係本實施形態之縱型晶舟之前視圖。 圖2係圖1所示之縱型晶舟之側視圖。 圖3係圖1所示之縱型晶舟之頂板之俯視圖。 圖4係圖1之I-I箭頭剖視圖(俯視圖)。 圖5(a)、(b)係包含圖1之縱型晶舟具有之支柱部之晶圓支持部之水平方向之剖視圖。 圖6(a)、(b)係圖1之縱型晶舟具有之晶圓支持部之側視圖。 圖7(a)、(b)係顯示圖1之縱型晶舟具有之晶圓支持部之變化例之側視圖。 圖8係顯示將先前之縱型晶舟自其上部透視並觀察之狀態之圖。

Claims (3)

1. 一種縱型晶舟，其特徵在於：其係包含頂板、底板、一端固定於上述頂板且另一端固定於底板之3根支柱、及晶圓支持部者；且 上述支柱包含：第1及第2支柱，其等配置於晶圓插入始端側之左右兩側；及第3支柱，其配置於晶圓插入終端側之中央； 上述晶圓支持部包含自上述第1、第2及第3支柱之側面，分別向水平方向突出之第1、第2及第3晶圓支持部； 於將上述第1晶圓支持部和第1支柱之水平方向之剖面積之合計、與上述第2晶圓支持部和第2支柱之水平方向之剖面積之合計表示為Sa，將上述第3晶圓支持部與第3支柱之水平方向之剖面積之合計表示為Sb時，由以下之式定義之比率之絕對值為1%以下。 比率(%)=100×(Sa-Sb)/(Sa+Sb)
2. 如請求項1之縱型晶舟，其中上述第1晶圓支持部與第1支柱之水平剖面形成為へ之字狀； 上述第2晶圓支持部與第2支柱之水平剖面形成為へ之字狀；且 上述第3晶圓支持部與第3支柱之水平剖面，以自第3晶圓支持部之末端至第3支柱側寬幅地變化之方式，形成為錐形狀。
3. 如請求項1或2之縱型晶舟，其中上述第1、第2及第3晶圓支持部之末端部，配置於自支持之晶圓之中心至晶圓半徑之65%以上且75%以下之位置。