CN204481014U - 晶圆承载器及热处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种晶圆承载器，包括顶板，底板，连接顶板和底板的多根支柱，以及沿高度方向以规定间隔从每一支柱的内侧面径向向内突出的多个晶圆承载部。其中，每一晶圆承载部在径向向内方向上具有第一凹陷台阶和第二凹陷台阶，所述第一凹陷台阶从该晶圆承载部的上表面向下凹陷形成且具有第一水平台阶面，所述第二凹陷台阶从所述第一水平台阶面向下凹陷形成且具有第二水平台阶面。其中，每一晶圆承载部的上表面和所述第二水平台阶面用于同时承载不同尺寸的晶圆，且所述不同尺寸的晶圆通过所述第一凹陷台阶和第二凹陷台阶隔开。本实用新型的晶圆承载器能够同时可靠承载不同尺寸的晶圆，提高了晶圆承载器的通用性和使用效率。

Description

晶圆承载器及热处理装置

技术领域

本实用新型涉及半导体热处理设备，特别涉及一种晶圆承载器及具有该晶圆承载器的热处理装置。

背景技术

在半导体制造工艺中，为了对被处理晶圆，如半导体晶圆实施CVD、氧化、扩散等多道热处理工艺以达到不同的工艺目的，需要可对多个晶圆一次同时进行批式热处理的装置。如图1所示，大部分现有的批式热处理装置具有立式工艺管，用于保持多片晶圆的晶圆承载器(晶舟)设置在保温桶上，保温桶安装在工艺门上，升降系统带动工艺门实现升降动作可选择性地打开和关闭工艺管底部的开口，以将晶圆承载器和保温桶搬入工艺管或从工艺管中搬出。当装载完毕晶圆承载器和保温桶完全进入到工艺管内时，工艺门与工艺管底部密封，工艺管对晶圆进行所需的热处理工艺。炉体(加热器)包围工艺管设置，用于给工艺管内的晶圆的热处理工艺提供所需的工艺温度。

通常来说，晶圆承载器包括顶板和与顶板相距预定距离的底板，在顶板和底板间垂直设置的至少三根支柱，支柱被设置在大致半圆周的范围，使得晶圆可以通过机械手搬入搬出。每个支柱上可形成多个以规定间距隔开的凹槽，各晶圆的周缘部插入这些支柱的凹槽内而被水平保持。在一些晶圆承载器中，这些支柱上是形成径向向内突出设置的支承部，并通过各支承部来支承晶圆。

然而，对于不同尺寸的晶圆，所使用的工艺设备也不尽相同。对于工艺生产线这种固化的硬件设施，一但落成，其所生产的晶圆尺寸也就随之固化下来，因此若要生产不同尺寸的晶圆，即使工艺过程基本相同，也必须要更换到相应尺寸的工艺设备。以晶圆承载器为例，现有技术中晶圆承载器仅能在一次工艺过程中保持一种尺寸的晶圆，通用性和处理效率均不甚理想，因此需要提供一种晶圆承载器不仅能够适用于不同尺寸的晶圆，更能够将不同尺寸的晶圆同时保持以在同样的工艺条件下对各尺寸晶圆进行热处理。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种能够同时保持多种尺寸晶圆 的晶圆承载器、具有该晶圆承载器的热处理装置及对多种尺寸晶圆的热处理方法。

为达成上述目的，本实用新型提供一种晶圆承载器，包括：以一定距离相互平行间隔设置的顶板和底板；连接所述顶板和底板的多根支柱；沿高度方向以规定间隔从每一所述支柱的内侧面径向向内突出的多个晶圆承载部。其中，每一所述晶圆承载部在径向向内方向上具有第一凹陷台阶和第二凹陷台阶，所述第一凹陷台阶从该晶圆承载部的上表面向下凹陷形成且具有第一水平台阶面，所述第二凹陷台阶从所述第一水平台阶面向下凹陷形成且具有第二水平台阶面。其中，每一所述晶圆承载部的上表面和所述第二水平台阶面用于同时承载不同尺寸的晶圆，且所述不同尺寸的晶圆通过所述第一凹陷台阶和第二凹陷台阶隔开。

优选地，所述晶圆承载部的下表面为水平面。

优选地，所述晶圆承载部的下表面呈与所述上表面及第一凹陷台阶相适应的一级台阶状。

优选地，所述上表面用于承载直径为300mm的晶圆，所述第二凹陷台阶的台阶面用于承载直径为200mm的晶圆。

优选地，所述第一凹陷台阶和第二凹陷台阶的深度之和为5.5～6.5mm。

优选地，所述第一凹陷台阶由所述第一水平台阶面以及从所述第一水平台阶面延伸至所述晶圆承载部的上表面的第一侧壁限定，所述第二凹陷台阶由所述第二水平台阶面以及从所述第二水平台阶面延伸至所述第一水平台阶面的第二侧壁限定。

本实用新型还提供了一种热处理装置，包括：上述的晶圆承载器；收纳该晶圆承载器并对该晶圆承载器所保持的晶圆进行热处理的工艺管；以及对该工艺管收纳的所述晶圆加热的加热器。

本实用新型晶圆承载器在晶圆承载部中形成连续的两个凹陷台阶，能够适应不同尺寸的晶圆；此外，晶圆承载部的上表面和第二凹陷台阶的台阶面可同时承载不同尺寸的晶圆，且两片不同尺寸的晶圆被保持时相互由两个凹陷台阶隔开，彼此不产生干扰，摆脱了现有技术的晶圆承载器仅能同时保持一种尺寸的晶圆的限制，提高了晶圆承载器的通用性和使用效率。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的热处理装置的示意图；

图2为本实用新型一实施例的晶圆承载器的立体示意图；

图3为图2所示实施例的晶圆承载器的局部剖视图；

图4为本实用新型一实施例的晶圆承载器承载不同尺寸晶圆的示意图；

图5为图4所示实施例的晶圆承载器承载不同尺寸晶圆的局部剖视图；

图6为本实用新型另一实施例的晶圆承载器的立体示意图；

图7为图6所示实施例的晶圆承载器的局部剖视图。

具体实施方式

为使本实用新型的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本实用新型的内容作进一步说明。当然本实用新型并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本实用新型的保护范围内。

图1所示为本实用新型的具有晶圆承载器的立式热处理装置的示意图。如图1所示，根据本实施例的立式热处理装置包括形成为圆柱体形状的炉体5、形成为圆柱体形状并且设置在炉体中的工艺管3，以及配置为将待加工的多个不同尺寸晶圆保持在工艺管3内的晶圆承载器1。晶圆承载器1设置在作为隔热单元的保温桶2上，保温桶2安装在工艺门6上。工艺门6连结升降机7，使得可以通过升降机7的操作来竖直移动工艺门6，从而通过升降机7的操作，可以向工艺管3中加载(搬入)和从工艺管3卸载(搬出)保持多个晶圆的晶圆承载器。工艺管3下侧设置用来将反应气体导入工艺管3内的导入口和排除工艺管3内气体的排气口。炉体(加热器)5包围工艺管设置，炉膛内设置有暴露的加热丝，用于给工艺管内的晶圆的热处理工艺提供所需的工艺温度。在工艺管3内壁与晶圆承载器1之间设置有热偶4，用于温度控制。

另一方面，本实用新型一实施例的上述晶圆承载器的结构如图2～图5所示。晶圆承载器1例如由石英或碳化硅制成，包括顶板11、底板12、在顶板11和底板12之间垂直延伸连接两者的多根支柱13。顶板11和底板12分别成圆环状，支柱13为圆柱状。底板12上设置与保温桶对接的连接机构(图中未示)，用于使晶圆承载器能够安装在保温桶上。为了稳定支撑晶圆，支柱的数量至少为3个，本实施例中采用4个支柱。4个支柱13大致呈半圆状地被排列固定在顶板11和底板12之间。在每一根支柱13的内侧面，分层的呈径向向内突出状地设置多个晶圆承载部14，这些晶圆承载部14沿高度方向以规定间隔朝向晶圆承载器的中心突出状设置。各个支柱13上同一层的晶圆承载部14具有相同的高度，以使晶圆被保持在水平方向上。其中，每一个晶圆承载部具有从支柱内侧面水平延伸的上表面141，在径向向内的方向上从该晶圆承载部的上表面141向下凹陷形成的第一凹陷台阶，以及从第一凹陷台阶的水平台阶面142向下凹陷形成的第二凹陷台阶。这里所说的第一凹陷台阶由水平台阶面142和侧壁144限定，侧壁144从水平台阶面142延伸至上表面141；第二凹陷台阶由水平台阶面143和侧壁145限定，侧壁145从水平台阶面143延伸至水平台阶面142。侧壁144、145 可以是垂直侧壁，或在连接水平面处具有弯角或倒角。由此，水平台阶面142的高度要低于上表面141，水平台阶面143的高度要低于水平台阶面142；另一方面上表面141至晶圆承载器中心的最大距离(即支柱内侧面至晶圆承载器中心的距离)要大于水平台阶面143至晶圆中心的最大距离(即侧壁145至晶圆承载器中心的距离)。如此一来，晶圆承载部的上表面141和第二凹陷台阶的水平台阶面143就能够同时承载不同尺寸的晶圆W1、W2，并且不同尺寸的晶圆通过第一凹陷台阶和第二凹陷台阶避免了两者同时被承载时彼此相互干扰接触。在本实施例中，晶圆承载部上表面141上可放置尺寸较大的300mm直径的晶圆W2；而水平台阶面143上可同时放置尺寸较小的200mm直径的晶圆W1。较佳的，第一凹陷台阶和第二凹陷台阶的深度之和为5.5～6.5mm，在这一范围内能够同时兼顾不同尺寸晶圆相互不发生干扰以及生产效率。第二凹陷台阶和由上表面141与支柱13内侧面形成的空间分别对较小尺寸的晶圆W1和较大尺寸的晶圆W2起到限定位置作用，晶圆被承载时其边缘靠近或接触相应的侧壁145或支柱13内侧面，这样即使在晶圆承载器发生较大晃动或是突然转动或突然停止转动时，晶圆不会大距离滑动碰撞，利于机械手取片。一般来说，尺寸较小的晶圆其厚度也较薄，因此侧壁145的高度可小于侧壁144的高度，如图所示。请继续参考图3，在本实施例中晶圆承载部14的下表面146呈一级台阶状，且该一级台阶与上表面及第一凹陷台阶相适应，因此下表面146仅在对应于侧壁144处发生一次下凹，在对应于侧壁145处保持水平面。

图6和图7所示为本实用新型另一实施例的晶圆承载器的立体示意图和局部剖视图，与上述实施例不同的是，本实施例中晶圆承载部下表面146’呈水平面，并不随两个凹陷台阶而下凹，由此结构更为简单、紧凑，制作成本也相对较低。

根据本实用新型当要进行晶圆热处理时，首先提供上述的晶圆承载器，然后通过晶圆承载器同时保持不同尺寸的多个晶圆，之后将晶圆承载器容纳于工艺管内，对不同尺寸的这些晶圆进行热处理。

综上所述，本实用新型通过在晶圆承载器中设计形成连续的两个凹陷台阶的晶圆承载部，能够通过晶圆承载部的上表面和第二凹陷台阶的水平台阶面同时保持不同尺寸的晶圆；此外，通过两个凹陷台阶使得两片不同尺寸的晶圆被保持的同时相互隔开，彼此不产生干扰，提高了可靠性，摆脱了现有技术的晶圆承载器仅能同时保持一种尺寸的晶圆的限制，提高了晶圆承载器的通用性和使用效率。本实用新型的晶圆承载器可以兼容针对不同尺寸晶圆(如8寸的12寸)的工艺设备，不仅可以成倍节约设备的成本投入，更可增加生产线投产的灵活性，应对不同的客户需求。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而 已，并非用以限定本实用新型，本领域的技术人员在不脱离本实用新型精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本实用新型所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (7)

1.一种晶圆承载器，其特征在于，包括：

以一定距离相互平行间隔设置的顶板和底板；

连接所述顶板和底板的多根支柱；

沿高度方向以规定间隔从每一所述支柱的内侧面径向向内突出的多个晶圆承载部；

其中，每一所述晶圆承载部在径向向内方向上具有第一凹陷台阶和第二凹陷台阶，所述第一凹陷台阶从该晶圆承载部的上表面向下凹陷形成且具有第一水平台阶面，所述第二凹陷台阶从所述第一水平台阶面向下凹陷形成且具有第二水平台阶面；

其中，每一所述晶圆承载部的上表面和所述第二水平台阶面用于同时承载不同尺寸的晶圆，且所述不同尺寸的晶圆通过所述第一凹陷台阶和第二凹陷台阶隔开。

2.根据权利要求1所述的晶圆承载器，其特征在于，所述晶圆承载部的下表面为水平面。

3.根据权利要求1所述的晶圆承载器，其特征在于，所述晶圆承载部的下表面呈与所述上表面及第一凹陷台阶相适应的一级台阶状。

4.根据权利要求1所述的晶圆承载器，其特征在于，所述上表面用于承载直径为300mm的晶圆，所述第二凹陷台阶的台阶面用于承载直径为200mm的晶圆。

5.根据权利要求1所述的晶圆承载器，其特征在于，所述第一凹陷台阶和第二凹陷台阶的深度之和为5.5～6.5mm。

6.根据权利要求1所述的晶圆承载器，其特征在于，所述第一凹陷台阶由所述第一水平台阶面以及从所述第一水平台阶面延伸至所述晶圆承载部的上表面的第一侧壁限定，所述第二凹陷台阶由所述第二水平台阶面以及从所述第二水平台阶面延伸至所述第一水平台阶面的第二侧壁限定。

7.一种热处理装置，其特征在于，包括：

如权利要求1～6任一项所述的晶圆承载器；

收纳该晶圆承载器并对该晶圆承载器所保持的晶圆进行热处理的工艺管；以及

对该工艺管收纳的所述晶圆加热的加热器。