硅搁架塔制造技术

一种用于在垂直炉中整批热处理硅晶圆（４６）的硅搁架塔（１０）。该塔包含至少三支连接至基部的硅脚（１６，１８，２０）并具有垂直排列的槽（２２）。硅搁架（２４）通过侧脚中的槽将其滑动至后脚中的槽以拆卸地装载。联锁装置可拆卸地将搁架定锁至后脚，同时，在两侧脚中的槽横向地约束该搁架。搁架包含切口（３８），以允许机械手叶片进出搁架装卸该晶圆。在搁架中的圆孔（３２，３４）释放应力并防止晶圆粘粘。优选地，搁架由随机取向的多晶硅（ＲＯＰＳｉ）形成。搁架及塔也可以由诸如石英及碳化硅的其它材料形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及诸如硅晶圆的衬底热处理。更具体地，本专利技术涉及在垂直炉中， 支撑多个衬底的塔，以及其中所用的辅助支撑结构。
技术介绍
硅晶圆的整批处理一直为重要的商业工艺。典型地，将通常称为晶舟的晶 圆塔放置在垂直炉中并在各个晶圆的主表面的水平方向的垂直堆栈中保持大 量的硅晶圆，以用于炉内晶圆的热处理。热处理可以包含将诸如前驱气体的工 艺气体流入炉内，以由诸如硅垸的化学气相沉积(CVD)在晶圆上沉积层，以形 成一层多晶硅或另外沉积氮以形成一层氮化硅。可以流入氧或氮以热氧化或氮 化晶圆。在高温退火中，也可以使用氢作为还原剂。在其他涉及晶圆的非反应 退火(non-reactive anneal)的应用中，可以将惰性气体填入炉中。在非反应环 境中的高温退火可以作为注入退火以活化注入的离子或退火该硅晶圆。另一方 面，通常在低温下执行CVD。石英塔用于这样的炉中己经很长时间。然而，随着工艺温度的持续上升， 通常超过IOO(TC甚至1250°C，石英在高温下会呈现有害的下垂，并且考虑到 在先进的集 成电路对高纯度的要求，认为石英为微污染材料。碳化硅塔已逐渐 用于高温工艺中。然而，烧结碳化硅也是污染材料，同时，CVD碳化硅作为 粉体材料很昂贵，并且在作为烧结碳化硅上方表面涂层并不完全有效。近年来，引入硅梯式塔以支撑硅晶圆，正如Boyle等人所公开的在美国专 利号6,450,346，在此引入其全部内容作为参考。梯式塔表示每一晶圆直接支 撑在一体地形成于固定在(hdd)两塔基部之间的塔的三个或四个脚上的各个 齿上。至少这些塔的脚包含由元素硅构成的结构组件，即在此结构组件中元素 硅的所有硅原子超过50%或甚至超过90%结合到其它硅原子，而不是其它元素。高硅含量使得含硅材料具有金属或半导体属性。可以立即购得纯度超过99原子百分比(at。/。)形式的元素硅。可以购得纯度远超过99.99 at。/。的用于半导 体工业的硅。可选地，可以定义硅组件由硅组成并且其他元素少于10at%。因 此，在支撑设备中用于结构组件的硅在高纯度及相对于所支撑的硅晶圆没有不 同的热膨胀方面，超出石英及碳化硅。对于先进的集成电路而言，硅晶圆的高温工艺所面临的主要问题在于会产 生诸如滑动缺陷的错位。已证实硅塔只有少数或没有此类缺陷。然而，使用更 传统石英或碳化硅塔的另一方式为使用由支撑在塔脚的石英或碳化硅形成的 晶圆环，随后该环基本沿着晶圆的圆周支撑晶圆。其中有多种结构，通常称为 环舟、舟环或具有晶圆支撑环的塔。通常，将环焊接到或以其它方式固定到塔 上。然而，闭环结构存在难以将晶圆从环上装卸的问题。此外，当石英及碳化 硅用于环放大时，连续出现与不同热膨胀以及杂质相关的问题。硅的热膨胀系 数为石英及碳化硅膨胀系数的100倍，呈现较佳的热导率。大多数现有技术中 的环具有复杂的剖面，显著地增加了制造成本。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施例中，搁架，优选为硅，可拆卸地装载到塔的多个层 上的支撑齿上。优选地，塔及搁架由硅形成，但也可以由碳化硅、石英或其它 材料形成。搁架通常具有平坦的上表面以支撑晶圆，并可以包含用以在晶圆传 递时插入晶圆叶片的插件。搁架可任选地包含大量弯曲且优选为圆形的孔洞以 释放应力，并且叶片插件具有弯角。 一个或多个圆形的孔洞可以用于与一个或 更多的凹槽联锁在塔脚中。优选地，搁架由多晶硅形成。虽然也可以使用铸硅，但优选的硅为切克劳 斯基法生长多晶硅(Czochralski grown polysilicon)，更佳地使用一种为随机 取向的多晶硅的晶种。该晶种可以直接或间接由CVD生成的高纯度多晶硅(virgin polysilicon)衍生。产生的切克劳斯基法生长硅为随机取向的多晶硅(ROPSi)。然而，本专利技术的很多方面可以由诸如石英、碳化硅或浸硅的碳化硅的其它 材料形成的搁架或脚加以实施。搁架也可以包含具有塔的被动(passive)优选地为重力联锁装置。例如，形成于搁架中的孔沿安装到塔的一个或多个脚中(例如，三脚塔的后侧脚)的槽底部形成的凹槽处的搁架的周围留下塔板(strap)。当搁架装载到塔中时，会由于重力落入凹槽中。搁架的侧边可以沿着插入物切平，通过两侧脚中的相 应的槽位于中心。另一联锁装置在至少一个切平侧边上形成台阶。该台阶的宽 部分靠近该搁架的后面并插入到槽背部的横梁上方。在此操作位置，台阶落入 横梁的背面并以重力方式锁定在横梁上。本专利技术包含圆形环，不必由硅构成的叶片插件，可以使用硅塔或由诸如SiC或石英的其它材料形成的塔。 附图说明图1示出了支撑在塔脚上的塔及多个搁架的正投影图； 图2示出了搁架的正投影图3示出了搁架及支撑该搁架的塔的底部的截面图4示出了塔的后脚、由后脚支撑并由该后脚定锁的搁架以及支撑在搁架 上的晶圆的正视图5示出了包含基部的图4中的塔结构的正投影图6示出了搁架中的孔的不同分布的平面图7示出了使用侧联锁装置的另一搁架的平面图8示出了图7中使用侧脚联锁的搁架的部分截面图9示出了图8中的侧脚的横截面图IO示出了容纳较大晶圆叶片的另一搁架的平面图11示出了用于支撑晶圆的开环的平面图12为示出了闭环的平面图。具体实施例方式本专利技术的一个方面包含插入到支撑塔中垂直排列的槽中的搁架，以及每一 槽支撑的晶圆或其他衬底。与传统的只在三或四个位置支撑晶圆的塔相比，搁 架可以以晶圆面积的相当小的部分来支撑晶圆。从而，减小了在高温处理期间 晶圆的下垂，并减小了局部接触负载，因此最小化晶圆中滑移的成因。如图1中示出的正投影图，支撑塔10包含上基部12与下基部14。将两侧脚16、 18及后脚20固定至两基部12、 14。每个垂直延伸的脚16、 18、 20 都形成具有水平延伸，沿着脚16、 18、 20垂直排列的槽22。在塔10中的多 套槽22之间形成齿，用于在整批退火炉中支撑相应数目的晶圆。虽然塔10 的脚和基部可以由诸如石英、碳化硅及浸硅的碳化硅的传统材料构成，但优选 地，由高纯度硅构成。此外，脚16、 18、 20优选地由电子级硅(EGS)，或称为 高纯度多晶硅(未掺杂的聚乙烯)构成。未掺杂的聚乙烯脚的加工在Boyle等人 所公开的美国专利号6,455,395中描述。旋涂玻璃粘剂将脚粘结至基部在Boyle 等人所公开的美国专利申请号2004/0213955Al中描述。上面所提到的每一个 专利都在此引入其全部内容作为参考。Boyle等人描述的梯式塔为从其脚延伸 并在其末端支撑晶圆的长倾斜齿上直接支撑晶圆。相反地，示出的塔10的槽 22相对浅且具有平底，尽管也可以对槽22的底部提供结构。尤其是硅塔，搁 架24也基本上由纯硅构成。基本平坦水平延伸的搁架24可以插入到用以支撑三脚16、 18、 20内侧的 晶圆的每一组槽22中。如图2的正投影图所示，每一个搁架24都呈圆形。然 而，其外圆周形状优选地具有两平行切平横侧26、 28，以通过侧脚16、 18的 槽22滑动，以及具有平坦的后侧30，以滑入且优选地啮合后脚20的槽22。 一旦后侧30啮合并与后槽22联锁，则搁架24的侧边26、 28为侧槽22所约 束。 一串弯曲孔，优选地为包含小内孔32与大外孔34的圆孔可以钻穿中心或 穿过搁架24由激光切割。孔32、 34的数量、分布与大小在不同设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可拆卸地支撑在支撑塔中的搁架，所述支撑塔可支撑多个该类搁架，并用以支撑热处理的衬底，所述搁架基本上由硅组成，该硅选自由多晶硅、半－单切克劳斯基法硅或铸硅所构成的群组。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉南泽哈维，里斯雷诺斯，
申请(专利权)人：统合材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]