CN106340487A - 用于晶圆退火的载片盘、退火装置及晶圆退火方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于晶圆退火的载片盘、退火装置及晶圆退火方法，载片盘包括基板和位于基板上的多个凸起。退火装置包括：上述载片盘；加热腔，具有保温层，腔内设置有热辐射加热器。利用载片盘进行晶圆退火的方法包括：将晶圆放置在载片盘的凸起上；对晶圆进行退火，在退火过程中，晶圆产生翘曲时对凸起施加作用力，凸起产生反作用力，克制晶圆的翘曲。利用退火装置进行晶圆退火的方法，包括：将晶圆和载片盘放置于加热腔内；采用热辐射方式对晶圆进行加热；降温时晶圆与载片盘自发辐射逐渐降温。载片盘在晶圆退火过程中，通过晶圆自身重力对载片盘凸起的作用减缓晶圆的翘曲。退火装置采用热辐射方式加热且具有保温层，防止晶圆快速降温和升温。
Description
技术领域
本发明涉及半导体设备设计和制造技术领域，更具体地，涉及一种用于晶圆退火的载片盘、退火装置及晶圆退火方法。
背景技术
半导体芯片的发明是二十一世纪的一项创举，他开创了信息时代的先河。半导体芯片的应用非常广泛：1)太阳能电池芯片，将太阳光转换为电能，是当今清洁能源的热门产业方向；2)LED和激光芯片，提供能耗更低、色彩更加绚烂的照明和现实技术；3)作为各种光电探测器，探测各种光信号，并反馈形成电流信号；4)更为重要的是作为通讯芯片各种数据处理核心，广泛应用于电脑、手机、高铁、飞机、空调、冰箱等电子产品。
半导体芯片产业是知识密集型企业，产业进入壁垒高，对技术、资金、管理和人才的要求都很高，其制造设备也集前沿科学技术之大成。随着世界经济的发展、世界人口的剧增和人民生活水平的不断提高，对半导体产品的需求量持续增大，性能不断升级，使得半导体芯片成为当今国际政治、经济、军事、外交关注的焦点。追求性能更佳、产量更多的半导体芯片，已成为全球的重要战略方向，也成为我国实现经济转型的重大需求。
目前，国内外各种高新技术取得了迅猛的发展。以太阳能电池、LED、低损耗开关、通讯芯片等为代表的半导体芯片在能源和信息的获取、传输、使用过程中发挥了巨大的作用，成为解决发展问题的核心手段。但是半导体芯片生产过程中，性能和良率还有很大的提高空间，必须通过工艺技术升级来优化。
晶圆是指半导体集成电路制作所用的硅芯片或是光电半导体所用的蓝宝石芯片，是生产集成电路所用的载体。载片盘是晶圆加工过程中摆放晶圆的载体，载片盘与晶圆直接紧密接触接触，载片盘主要是采用Si片，耐温只有1414℃，使得晶圆在退火过程中因应力过大而产生位错、缺陷，甚至于因为过度的热失配产生翘曲导致裂纹、破裂等问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种提高晶圆退火后的良率，使用方便的用于晶圆的载片盘、退火装置及晶圆退火方法。
根据本发明的一个方面，提供一种用于晶圆退火的载片盘，用于承载晶圆，包括基板和位于基板上的多个凸起。
根据本发明的另一个方面，提供一种利用上述载片盘进行晶圆退火的方法，包括：将晶圆放置在载片盘的凸起上；对晶圆进行退火，在退火过程中，晶圆产生翘曲时对凸起施加作用力，凸起产生反作用力，克制晶圆的翘曲。
根据本发明的第三方面，提供一种用于晶圆退火的退火装置，包括：上述载片盘；加热腔，具有保温层，腔内设置有热辐射加热器。
根据本发明的第四方面，提供一种利用上述退火装置进行晶圆退火的方法，包括：将晶圆和载片盘放置于加热腔内；采用热辐射方式对晶圆进行加热；降温时晶圆与载片盘自发辐射逐渐降温。
本发明所述载片盘在晶圆退火过程中，通过晶圆自身重力对载片盘凸起的作用，减缓晶圆的翘曲，也就是说，晶圆在自身的重力的调解下，翘起区域将会略有下降；对下方的凸起施加不同大小的重力，凸起的反作用会减缓晶圆的翘曲，减缓翘曲有利于晶圆获得更均匀的热辐照温度。
本发明载片盘从工艺角度来优化半导体生产技术和设备，提高晶圆退火后的良率，降低半导体芯片在生产过程中的成本，并且使用方便，只需将载片盘放入退火设备即可，适用性广。
本发明所述退火装置采用热辐射方式对晶圆退火，使得晶圆加热均匀，防止晶圆快速升温，出现过大翘曲，且具有保温层，防止晶圆快速降温出现裂纹。
附图说明
通过参考以下具体实施方式结合附图，本发明的其它目的及结果将更加明白且易于理解。在附图中：
图1是本发明所述载片盘的示意图；
图2是本发明所述载片盘上用于晶圆退火的示意图；
图3是图2的剖面图；
图4是本发明退火装置的示意图。
在附图中，相同的附图标记指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
下面将参照附图来对根据本发明的各个实施例进行详细描述。
图1是本发明所述载片盘的示意图，如图1所示，所述载片盘1，用于承载晶圆2(图2示出)，包括基板1-1和位于基板1-1上的多个凸起1-2，优选地，所述凸起1-2呈圆柱状。
优选地，所述凸起1-2的直径不大于2mm，高度在5～10mm之间，所述凸起1-2尺寸小，在晶圆2退火重力不均匀分布时，具有一定的形变能力，通过凸起1-2自身的弯曲，与晶圆2外延的翘曲形成反作用力，在一定程度上减少晶圆2翘曲。
另外，优选地，所述基板1-1的厚度在5～10mm之间。
上述载片盘1的基板和凸起1-2可以一体成型，例如，采用模具制作后一次通过烘烤定型而成。
上述晶圆2包括硅、锗、InP、SiC、蓝宝石、SiC等材质的晶圆。
图2是本发明所述载片盘上用于晶圆退火的示意图，图3是图2的剖面图，如图2至图3所示，利用上述载片盘1进行晶圆2退火的方法，包括：将晶圆2放置在载片盘1的凸起1-2上；对晶圆2进行退后，在退火过程中晶圆2产生翘曲时对凸起1-2施加作用力，凸起1-2产生反作用力，克制晶圆2的翘曲。
上述晶圆2退火过程中，晶圆2会产生一定的翘曲，在自身的重力的调解下，翘起区域将会略有下降；退火过程中的晶圆2会对下方的凸起1-2施加不同大小的重力，导致凸起1-2产生一定的弯曲形变，自身重力调节作用会减缓晶圆2的翘曲，减缓翘曲有利于晶圆2获得更均匀的热辐照温度。
在本发明的一个优选实施例中，所述载片盘1采用耐高温隔热材料，例如，耐温达到2600℃，载片盘1采用耐高温隔热材料可以保障退火降温时，晶圆2和载片盘1分别通过自身热辐射自然降温，避免了外界环境的干扰。
优选地，所述耐高温隔热材料为软质材料，例如，陶瓷纤维类软质材料，其导热系数低至0.026w/mk，是目前为止世界上隔热效果最好的高温隔热材料，比空气的导热系数还低，在退火过程中，晶圆2的重力将会使得软质材料的凸起1-2出现一定的形变，对晶圆2的变形起到反向克制作用，自身重力和软质材料的调节作用会减缓晶圆2的翘曲，降低晶圆2翘曲度，优化晶圆2内温度均匀，提高良率。
另外，优选地，所述耐高温隔热材料为纳米微孔隔热材料，例如，以纳米级二氧化硅为主要成分的纳米微孔隔热材料，纳米级二氧化硅之间形成小于60nm的空隙，小于空气分子热运动所需空间，空气在空隙内不能产生热量传递，同时纳米级颗粒之间接触点非常小，热量传递低，导热系数极低。
另外，优选地，载片盘1用于承载晶圆2的表面涂覆有红外遮光剂，尤其是纳米级红外遮光剂，有效地阻止热辐射，降低热量的传递。
图4是本发明用于晶圆退火的退火装置的示意图，如图4所示，所述退火装置10包括上述载片盘1和加热腔3，其中，加热腔3具有保温层3-1，腔3内设置有热辐射加热器3-2(辐射加热管，加热片、加热灯等)，可以设置一个热辐射加热器也可以设置多个热辐射加热器。
上述退火装置进行晶圆2退火的方法包括：将晶圆2和载片盘1放置于加热腔3内；采用热辐射方式对晶圆2进行加热；降温时，停止加热，晶圆2与载片盘1自发辐射逐渐降温，由于加热腔3具有保温层3-1，能够防止晶圆2和载片盘1快速降温导致的晶片裂纹。
优选地，在加热腔3腔内的顶面、底面、两个侧面均设置有热辐射加热器3-2，可以上下左右同步辐射对晶片进行加热，从而达到均匀热处理的目的；同时，加热腔3采用暖壁式加热，可以保障降温时晶圆2与耐高温隔热材料制备而成载片盘1同步自发辐射降温，减少外界温度对晶圆2的影响，避免热应力导致不良。
另外，优选地，热辐射加热器3-2为红外线卤素灯。
载片盘1可以放置在加热腔3任意位置，优选地，载片盘1放置正在加热腔3的中心位置，可以通过在加热腔3两侧壁之间设置隔板，底面设置支撑台，顶面设置吊台等方式使得载片盘1放置在设定位置。
尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的发明实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想具有多个元素，除非明确限制为单个元素。
Claims (10)
1.一种用于晶圆退火的载片盘，用于承载晶圆，其特征在于，包括基板和位于基板上的多个凸起。
2.根据权利要求1所述的载片盘，其特征在于，所述凸起呈圆柱状。
3.根据权利要求2所述的载片盘，其特征在于，所述凸起的直径不大于2mm，高度在5～10mm之间,所述基板的厚度在5～10mm之间。
4.根据权利要求1所述的载片盘，其特征在于，所述载片盘采用耐高温隔热材料。
5.根据权利要求4所述的载片盘，其特征在于，所述耐高温隔热材料为纳米微孔隔热材料。
6.根据权利要求1所述的载片盘，其特征在于，所述载片盘用于承载晶圆的表面涂覆有红外遮光剂。
7.一种用于晶圆退火的退火装置，其特征在于，包括：
权利要求1～6中任一项权利要求所述的载片盘；
加热腔，具有保温层，腔内设置有热辐射加热器。
8.根据权利要求7所述的退火装置，其特征在于，所述加热腔的顶面、底面和两个侧面均设置有热辐射加热器。
9.根据权利要求7所述的退火装置，其特征在于，所述热辐射加热器为红外线卤素灯。
10.一种利用权利要求7所述的退火装置进行晶圆退火的方法，其特征在于，包括：
将晶圆和载片盘放置于加热腔内；
采用热辐射方式对晶圆进行加热,晶圆产生翘曲时对凸起施加作用力，凸起产生反作用力，克制晶圆的翘曲；
降温时晶圆与载片盘自发辐射逐渐降温。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Effective date of registration: 20170410 Address after: 519085 Guangdong province Zhuhai city road two Jinding Industrial Area high-tech zone on the south side of A1 building, Rui Applicant after: Zhuhai Ding Tai Xinyuan crystal Ltd Address before: 100080 Haidian District street, Haidian, building B, block 10, level 340, level 3, Applicant before: Beijing Ding Tai Xinyuan Technology Development Co. Ltd. |
|
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Effective date of registration: 20170807 Address after: 100080 Haidian District street, Haidian, building B, block 10, level 340, level 3, Applicant after: Beijing Ding Tai Xinyuan Technology Development Co. Ltd. Address before: 519085 Guangdong province Zhuhai city road two Jinding Industrial Area high-tech zone on the south side of A1 building, Rui Applicant before: Zhuhai Ding Tai Xinyuan crystal Ltd |
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