CN108085659A - 晶圆承载盘 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种晶圆承载盘包括母盘、数个子盘和数个插梢。母盘具有数个第一凹槽;数个子盘分别设置于第一凹槽内,且每个子盘具有承载晶圆的第二凹槽以及与第一凹槽的侧面嵌合的嵌合斜面,其中在嵌合斜面与一水平面之间具有20度至45度的第一夹角,且第二凹槽具有与晶圆的平口相应的平口侧,平口侧设置有屋檐部。插梢分别位于母盘与子盘之间,用以固定子盘。本发明的晶圆承载盘能够解决在旋转时离心力造成的晶圆内缘容易飘离的现象发生,不仅使晶圆均匀受热且可有效实现均匀成膜。
Description
技术领域
本发明涉及一种承载盘,尤其涉及一种晶圆承载盘(wafer susceptor)。
背景技术
一般而言,在被使用于半导体制造工程的外延成长的化学气相沉积(ChemicalVapor Deposition,CVD)装置中,是使用在晶圆下方具备有热源和旋转机构,并且能够从上方供给均一的工艺气体的背面加热方式。
而为了能够均匀地在晶圆上成膜,一般而言会在高速旋转下进行外延反应。然而,在旋转时,容易因为离心力的关系而造成晶圆内缘浮起飘离,使得晶圆无法维持平稳的状态,故而无法有效实现均匀成膜的效果。
并且,在现行技术中,晶圆是直接载置于晶圆承载盘上的凹槽内,就装卸晶圆的便利性而言,尚存在改善空间。此外,因为晶圆飘离承载盘,也使得晶圆不能均匀地受热。
另一方面,在化学气相沉积的外延成长中,所形成的外延层上存在的滑移线(slipline)和高应力集中区问题等二次缺陷一直没有得到很好的解决方案。滑移线和高应力集中区产生的原因是多方面的,可能是机械应力和热应力共同作用的结果。详细而言,可能是外延前对晶圆的机械加工中所产生的机械损伤和破损造成的机械应力,以及化学机械抛光中抛光表面温度的不均匀和高温外延时较大的温度梯度所产生的热应力,两者共同作用。当总的应力大于外延温度下引起晶体滑移线的应力临界值时,便产生了滑移线;而当总的应力较大但并未超过外延温度下引起晶体滑移线的应力临界值时,则产生高应力集中区。
发明内容
本发明提供一种晶圆承载盘,能够解决在旋转时离心力造成的晶圆内缘容易飘离的现象发生,不仅使晶圆均匀受热且可有效实现均匀成膜。
本发明提供一种晶圆承载盘,能够抑制滑移线和高应力集中区的发生,提升成膜质量。
本发明提供一种晶圆承载盘,提升装卸晶圆的便利性,且便于拿取。
本发明的晶圆承载盘,包括母盘、数个子盘和数个插梢。母盘具有数个第一凹槽。数个子盘分别设置于所述第一凹槽内,且每个子盘具有承载晶圆的第二凹槽以及与所述第一凹槽的侧面嵌合的嵌合斜面。其中,在所述嵌合斜面与一水平面之间具有20度至45度的第一夹角,且所述第二凹槽具有与所述晶圆的平口相应的平口侧,所述第二凹槽的所述平口侧设置有屋檐部。数个插梢分别位于所述母盘与所述子盘之间,用以固定所述子盘。
本发明的另一晶圆承载盘,包括子盘。所述子盘具有承载晶圆的第二凹槽以及嵌合斜面。其中,在所述嵌合斜面与一水平面之间具有20度至45度的第一夹角,且所述第二凹槽具有与所述晶圆的平口相应的平口侧,所述第二凹槽的所述平口侧设置有屋檐部。
在本发明的一实施例中,在所述平口侧的法线方向上,所述第二凹槽的底面与所述子盘的底面之间具有0度至5度的第二夹角。
在本发明的一实施例中,所述第二夹角为0度至1度。
在本发明的一实施例中,所述第二凹槽的所述平口侧相对于通过所述晶圆的中心和所述母盘的中心的基准线具有0度至90度的第三夹角。
在本发明的一实施例中,所述第二夹角与所述平口侧位于同一侧。
在本发明的一实施例中,所述第二夹角与所述平口侧的对向侧位于同一侧。
在本发明的一实施例中,在所述平口侧的法线方向上,第二凹槽的底面与子盘的底面之间具有0.5度的第二夹角,且第二凹槽的平口侧相对于通过晶圆的中心和母盘的中心的基准线具有45度的第三夹角。
在本发明的一实施例中,所述母盘与所述子盘之间至少以一个所述插梢固定,且所述插梢沿所述母盘的旋转方向设置于下游侧。
在本发明的一实施例中,所述晶圆承载盘还包括在所述平口侧以外的部份设置所述屋檐部。
基于上述,本发明通过在所述平口侧的法线方向上,让所述第二凹槽的底面与所述子盘的底面之间具有0度至5度的第二夹角,所述嵌合嵌面与所述水平面之间具有20度至45度的第一夹角,以确保晶圆与子盘紧贴、子盘与母盘紧贴,进而可使晶圆均匀受热且可有效实现均匀成膜的目的。
此外,本发明通过母盘和子盘的设计,进一步提升装卸晶圆的便利性。且晶圆载置于子盘中,在需要晶圆移转的情况下,拿取更为方便。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合附图作详细说明如下。然而,本发明可以多种不同形式来实施,不应该被解释为限于本文所述的实施例。为了清楚起见,附图的某些部分(例如角度)可能是夸大的、未按照实际比例示出。此外,附图中的相同元件符号代表相同元件,因此相同元件符号的说明将予以省略。
附图说明
图1A是依照本发明的一实施例的一种晶圆承载盘的示意图。
图1B是图1A中沿线段I-I’的剖面图。
图1C是图1B的B区域的放大图。
图1D是图1B的C区域的放大图。
图1E是图1A的A区域的载置有晶圆的子盘和母盘组合后的放大图。
图2是依照本发明的一实施例的第一种子盘设计的示意图。
图3A是依照本发明的一实施例的第二种子盘设计的示意图。
图3B是图3A中沿线段I-I’的剖面图。
图4A是依照本发明的一实施例的第三种子盘设计的示意图。
图4B是图4A中沿线段I-I’的剖面图。
图5A是依照本发明的一实施例的第四种子盘设计的示意图。
图5B是图5A中沿线段I-I’的剖面图。
图6A是依照本发明的一实施例的第五种子盘设计的示意图。
图6B是图6A中沿线段I-I’的剖面图。
附图标记说明
100:晶圆承载盘
102:母盘
104:子盘
106:插梢
108:底面
110:第一凹槽
112:第二凹槽
114:侧面
116:嵌合斜面
118:平口侧
120:屋檐部
122:底面
124:气流
126:晶圆
128:旋转方向
130:水平面
I-I’:线段
A、B、C:区域
D:下游侧
E:上游侧
θ1:第一夹角
θ2:第二夹角
θ3:第三夹角
具体实施方式
图1A是依照本发明的一实施例的一种晶圆承载盘的示意图。
请先参看图1A,本发明的晶圆承载盘100包括母盘102、数个子盘104以及数个插梢106。所述晶圆承载盘100以其中心为基准,可以朝顺时针方向或逆时针方向旋转。
图1B是图1A中沿线段I-I’的剖面图。图1C是图1B的B区域的放大图。图1D是图1B的C区域的放大图。图1E是图1A的A区域的载置有晶圆的子盘和母盘组合后的放大图。
请参看图1A和图1B。母盘102具有数个第一凹槽110。数个子盘104分别设置于所述第一凹槽110内,且每个子盘104具有承载晶圆的第二凹槽112以及与所述第一凹槽110的侧面114嵌合的嵌合斜面116。所能承载的晶圆大小没有特别限制,可以是4吋、6吋等常用的晶圆尺寸。于实际使用的情况下,是先将晶圆放置于子盘104的第二凹槽112中,再将承载有晶圆的子盘104插入到母盘102的第一凹槽110后,以插梢106固定。
请参看图1A、图1B和图1C。在本实施例中,所述第二凹槽112具有与晶圆的平口相应的平口侧118,所述第二凹槽112的所述平口侧118设置有屋檐部120(示出于图1C),于载置有晶圆的情况下,可以确保晶圆固持于第二凹槽112内。但并不限于此,于本实施例中,还包括在所述平口侧118以外的部份设置所述屋檐部(未示出)。所以,在实际操作的情况下,晶圆承载盘100上的晶圆露出部份比晶圆本身略小。
请参看图1D。子盘104的嵌合斜面116与一水平面130之间具有20度至45度的第一夹角θ1。从另一观点来看,第一凹槽110的侧面114也具有一嵌合斜面,其与水平面130之间也具有20度至45度的第一夹角θ1。具体来说,第一夹角θ1是该些嵌合斜面与水平面130之间的夹角,使得在高速旋转的情况下,可通过离心力的分力,将子盘104下压紧贴母盘102,在避免飞片的同时还可使源自母盘102的热均匀传递至子盘104,从而使载置于子盘104中的晶圆均匀受热。反之,若是在第一夹角θ1大于45度的情况下,所得的分力不足以压制子盘,故仍有飞片的疑虑。
请参看图1A、图1B和图1E。在本实施例中,在平口侧118的法线(例如图1A的线段I-I’)方向上,所述第二凹槽112的底面122与所述子盘104的底面108之间具有0度至5度的第二夹角θ2(示于图1B),故而在载置有晶圆的子盘和母盘组合后(如图1E),于高速旋转的情况下,可通过气流124对晶圆126所产生的压力,使晶圆126紧贴子盘104,有效避免晶圆126飘离子盘104的现象,进而可有效实现均匀成膜的目的。此外,就成膜均匀度而言,为使外延的气流能够均匀分布于晶圆126表面,所述第二夹角θ2较佳为0度至1度,更佳为0度至0.5度,以避免晶圆126与子盘104之间的段差太大,致使外延的气流无法与晶圆126有良好接触。
请再次参看图1E。在本实施例中,数个插梢106分别位于所述母盘102与所述子盘104之间,用以固定所述子盘104。详细而言,所述母盘102与所述子盘104之间以至少一个所述插梢106固定,但并不限于此。其中,就拿取的便利性而言,母盘102与子盘104之间较佳由一个插梢106固定。在母盘102与子盘104之间只由一个插梢106固定的情况下,所述插梢106优选为沿所述母盘102的旋转方向设置于下游侧。以图1E为例,母盘102的旋转方向128为沿逆时针方向旋转。于此情况下,插梢106优选为设置于母盘102的旋转方向128的下游侧D而非母盘102的旋转方向128的上游侧E。若是将插梢106设置于母盘102的旋转方向128的上游侧E,则子盘104和母盘102被插梢106所固定,故而于旋转的情况下,嵌合斜面与水平面130之间所具有20度至45度的第一夹角θ1无法有效发挥其作用。
接着,请参看图1A、图2、图3A、图4A、图5A、图6A。图1A是依照本发明的一实施例的一种晶圆承载盘的示意图。图2、图3A、图4A、图5A、图6A是依照本发明的一实施例的第一种至第五种子盘设计的示意图。
首先,请参看图1A。虽然在图1A中,于母盘102上仅示出出5个子盘104,但并不限于此,可视实际情况增减子盘的数量。并且,在图1A中,仅是示例性示出出五种子盘可能的搭配方式,但并不限于此,可依实际需求来调整子盘的搭配方式。在本实施例中,所述第二凹槽112的所述平口侧118相对于通过所述晶圆的中心和所述母盘的中心的基准线具有0度至90度的第三夹角θ3(未示出)。
以下将具体说明图2、图3A、图4A、图5A、图6A的依照本发明的一实施例的第一种至第五种的子盘设计。
首先,图2是依照本发明的一实施例的第一种子盘设计的示意图,其中所述第二凹槽112的所述平口侧118相对于通过所述晶圆的中心和所述母盘的中心的基准线具有90度的第三夹角θ3。图3A是依照本发明的一实施例的第二种子盘设计的示意图,其中所述第二凹槽112的所述平口侧118相对于通过所述晶圆的中心和所述母盘的中心的基准线具有0度的第三夹角θ3,即所述平口侧118与通过所述晶圆的中心和所述母盘的中心的基准线平行。图4A至图6A是依照本发明的一实施例的第三种至第五种子盘设计的示意图,其中所述第二凹槽112的所述平口侧118相对于通过所述晶圆的中心和所述母盘的中心的基准线具有45度的第三夹角θ3。
由图2、图3A、图4A、图5A、图6A可看出,平口侧118的位置均以母盘的中心为基准朝向外侧设置,以期在高速旋转的情况下,避免离心力造成单点应力集中而产生滑移线现象。
图1B、图3B、图4B、图5B、图6B分别是图1A、图3A、图4A、图5A、图6A中沿线段I-I’的剖面图。其中,图1B同时也是图2中沿线段I-I’的剖面图。
在本实施例中,所述第二夹角θ2与所述平口侧118可位于同一侧,或者所述第二夹角θ2与所述平口侧118的对向侧可位于同一侧。
请先参看图2和图1B。在图2所示的依照本发明的一实施例的第一种子盘设计的示意图中,不仅第二凹槽112的平口侧118相对于通过晶圆的中心和母盘的中心的基准线具有90度的第三夹角θ3,且如图1B所示,在平口侧118的法线方向上(如线段I-I’所示),第二凹槽112的底面122与子盘104的底面108之间具有例如0.5度的第二夹角θ2,且所述第二夹角θ2与所述平口侧118的对向侧位于同一侧。
请参看图3A和图3B。在图3A所示的依照本发明的一实施例的第二种子盘设计的示意图中,不仅第二凹槽112的平口侧118相对于通过晶圆的中心和母盘的中心的基准线具有0度的第三夹角θ3,且如图3B所示,在平口侧118的法线方向上(如线段I-I’所示),第二凹槽112的底面122与子盘104的底面108之间具有例如0.5度的第二夹角θ2,且所述第二夹角θ2与所述平口侧118的对向侧位于同一侧。
请参看图4A和图4B。在图4A所示的依照本发明的一实施例的第三种子盘设计的示意图中,不仅第二凹槽112的平口侧118相对于通过晶圆的中心和母盘的中心的基准线具有45度的第三夹角θ3,且如图4B所示,在平口侧118的法线方向上(如线段I-I’所示),第二凹槽112的底面122与子盘104的底面108之间具有例如0.5度的第二夹角θ2,且所述第二夹角θ2与所述平口侧118的对向侧位于同一侧。
请参看图5A和图5B。在图5A所示的依照本发明的一实施例的第四种子盘设计的示意图中,不仅第二凹槽112的平口侧118相对于通过晶圆的中心和母盘的中心的基准线具有45度的第三夹角θ3,且如图5B所示,在平口侧118的法线方向上(如线段I-I’所示),第二凹槽112的底面122与子盘104的底面108之间具有例如0.5度的第二夹角θ2,且所述第二夹角θ2与所述平口侧118位于同一侧。
请参看图6A和图6B。在图6A所示的依照本发明的一实施例的第五种子盘设计的示意图中,第二凹槽112的平口侧118相对于通过晶圆的中心和母盘的中心的基准线具有45度的第三夹角θ3,且如图6B所示,在平口侧118的法线方向上(如线段I-I’所示),第二凹槽112的底面122与子盘104的底面108之间无倾斜(互相平行),即第二夹角θ2为0度。
综上所述,本发明通过在所述平口侧的法线方向上,让所述第二凹槽的底面与所述子盘的底面之间具有0度至5度的第二夹角,所述嵌合斜面与所述水平面之间具有20度至45度的第一夹角,以确保晶圆与子盘紧贴、子盘与母盘紧贴,进而可使晶圆均匀受热且可有效实现均匀成膜的目的。
此外,本发明通过将平口侧朝向晶圆承载盘的外侧设置,可降低二次缺陷的产生,故而可抑制滑移线和高应力集中区的产生。并且,本发明通过母盘和子盘的设计,进一步提升装卸晶圆的便利性。且晶圆载置于子盘中,在需要晶圆移转的情况下,拿取更为方便。
虽然本发明已以实施例揭示如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更动与润饰,故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
Claims (10)
1.一种晶圆承载盘,其特征在于所述晶圆承载盘包括:
母盘,具有多数个第一凹槽;
多数个子盘,分别设置于所述第一凹槽内,且每个所述子盘具有承载晶圆的第二凹槽以及与所述第一凹槽的侧面嵌合的嵌合斜面,其中在所述嵌合斜面与一水平面之间具有20度至45度的第一夹角,且所述第二凹槽具有与所述晶圆的平口相应的平口侧,所述第二凹槽的所述平口侧设置有屋檐部;以及
多数个插梢,分别位于所述母盘与所述子盘之间,用以固定所述子盘。
2.一种晶圆承载盘,其特征在于所述晶圆承载盘包括子盘:
所述子盘具有承载晶圆的第二凹槽以及一嵌合斜面,其中在所述嵌合斜面与一水平面之间具有20度至45度的第一夹角,且所述第二凹槽具有与所述晶圆的平口相应的平口侧,所述第二凹槽的所述平口侧设置有屋檐部。
3.根据权利要求1或2所述的晶圆承载盘,其特征在于:在所述平口侧的法线方向上,所述第二凹槽的底面与所述子盘的底面之间具有0度至5度的第二夹角。
4.根据权利要求3所述的晶圆承载盘,其特征在于:所述第二夹角为0度至1度。
5.根据权利要求1所述的晶圆承载盘,其特征在于:所述第二凹槽的所述平口侧相对于通过所述晶圆的中心和所述母盘的中心的基准线具有0度至90度的第三夹角。
6.根据权利要求3所述的晶圆承载盘,其特征在于:所述第二夹角与所述平口侧位于同一侧。
7.根据权利要求3所述的晶圆承载盘,其特征在于:所述第二夹角与所述平口侧的对向侧位于同一侧。
8.根据权利要求1所述的晶圆承载盘,其特征在于:在所述平口侧的法线方向上,所述第二凹槽的底面与所述子盘的底面之间具有0.5度的第二夹角,且所述第二凹槽的所述平口侧相对于通过所述晶圆的中心和所述母盘的中心的基准线具有45度的第三夹角。
9.根据权利要求1所述的晶圆承载盘,其特征在于:所述母盘与所述子盘之间以至少一个所述插梢固定,且所述插梢沿所述母盘的旋转方向设置于下游侧。
10.根据权利要求1或2所述的晶圆承载盘,其特征在于:所述屋檐部还包括设置在所述平口侧以外的部份。
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