JP6989587B2 - 基板キャリア - Google Patents

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Description

本開示の実施形態は、一般に、基板処理機器に関する。
処理される基板は、一度に複数の基板の搬送を可能にするキャリアを使用して、異なるチャンバおよび領域に搬送される。２〜６インチの基板が使用される、発光ダイオード（ＬＥＤ）用途のためのアルミニウム窒化物堆積において使用されるそのような１つのキャリアは、３００ｍｍのシリコンウエハキャリアである。シリコンウエハキャリアは、基板を運ぶためにポケットが機械加工された単結晶シリコンから形成されている。しかしながら、シリコンウエハキャリアは、処理、洗浄、および／または改修中に破損する傾向がある。代替として、炭化ケイ素（ＳｉＣ）ウエハがシリコンウエハよりも約４０％高密度であるため、ＳｉＣウエハキャリアが使用されることがある。しかしながら、密度が増加するため、ＳｉＣウエハは、より重くなり、したがって、ＳｉＣウエハが配置される基板支持体を損傷する可能性がある。ＳｉＣウエハキャリアは、ポケット形成に起因するキャリア内の応力のために破損する可能性もある。
したがって、本発明者らは、本明細書に開示されるような改善された基板キャリアの実施形態を提供した。
基板キャリアおよびその製造方法の実施形態が本明細書に提供される。一部の実施形態では、基板キャリアは、実質的に平面の本体と、本体の表面上に配置された複数の保持要素と、を備え、複数の保持要素が本体の表面上に複数の基板を保持するように構成され、複数の保持要素が複数の基板のそれぞれの対応する位置の周りに配置された少なくとも３つの保持要素を含む。
一部の実施形態では、基板キャリアは、下部層上に積み重ねられた上部層から形成された実質的に平面の本体と、それぞれが基板を支持するためのポケットを取り囲む支持面を含む、実質的に平面の本体に形成された複数のポケットと、を含む。
一部の実施形態では、基板キャリアは、炭化ケイ素層上に積み重ねられたモリブデン層から形成された実質的に平面の本体と、それぞれが基板を支持するためのポケットを取り囲む支持面を含む、実質的に平面の本体に形成された複数のポケットと、を含み、炭化ケイ素層が炭化ケイ素層を貫いて形成された２つ以上の孔を含み、モリブデン層がモリブデン層の下面から２つ以上の孔内へ延出する２つ以上の対応する突起部を含む。
本開示の他のおよびさらなる実施形態が以下に記載される。
上で簡単に要約され、以下でより詳細に論じられる本開示の実施形態は、添付図面に表された本開示の例示的な実施形態を参照することによって理解され得る。しかしながら、添付図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示し、したがって、範囲を限定していると考えられるべきではなく、その理由は本開示が他の等しく効果的な実施形態を受け入れることができるためである。
本開示の一部の実施形態による基板キャリアの概略等角図である。 本開示の一部の実施形態による線２−２’に沿ってとられた図１の基板キャリアの断面図である。 本開示の一部の実施形態による線２−２’に沿ってとられた図１の基板キャリアの断面図である。 本開示の一部の実施形態による基板キャリアの概略上面図である。 線Ｂ−Ｂ’に沿ってとられた図４Ａの基板キャリアの断面図である。 本開示の一部の実施形態による基板キャリアの概略上面図である。 線Ｂ−Ｂ’に沿ってとられた図５Ａの基板キャリアの断面図である。 本開示の一部の実施形態による基板キャリアの概略上面図である。 線Ｂ−Ｂ’に沿ってとられた図６Ａの基板キャリアの断面図である。
理解を容易にするために、各図に共通の同一の要素を指定するために、可能な場合は、同一の参照数字が使用された。図は、縮尺通りには描かれておらず、明瞭にするために簡略化されることがある。一実施形態の要素および特徴は、さらに詳説することなく他の実施形態に有益に組み込まれてもよい。
基板キャリアの実施形態が本明細書に提供される。本発明の基板キャリアは、ポケットを有しない基板キャリアの表面上に保持要素を配置または形成することによって、基板キャリアにポケットを形成することに関連付けられた応力を有利に低減または排除する。
図１は、本開示の一部の実施形態による基板キャリア１００を示す。一部の実施形態では、基板キャリア１００は、実質的に平面の本体１０２と、本体１０２の表面上に配置されて表面上に１つまたは複数の基板１０６、１０７（ファントムで示す）を保持する複数の保持要素１０４と、を含む。一部の実施形態では、本体１０２は、シリコン、炭化ケイ素、またはモリブデンから形成されてもよい。本体１０２は、約７５０μｍ〜約１，０００μｍの厚さを有することができる。一部の実施形態では、本体１０２は、約３００ｍｍの直径を有することができるが、他の直径が使用されてもよい。複数の保持要素１０４は、本体１０２の表面と実質的に平行な方向への基板１０６、１０７の動きを防止する。基板１０６、１０７が確実に適所にちゃんと保持されるように、少なくとも３つの保持要素１０４が各基板位置の周りに配置されている。
保持要素１０４の位置は、基板キャリア１００上で運ばれる基板１０６、１０７のサイズに依存する。例えば、保持要素１０４は、直径３００ｍｍの本体１０２を有する基板キャリアに対して、約２インチ〜約６インチの直径を有する基板を収容するように配置することができる。図１に表された例では、基板キャリア１００は、約４インチ〜６インチの直径を有する５つの第１の基板１０６を円形配列で、および約２インチ〜４インチの直径を有する第２の基板１０７を本体１０２の中心で保持するように構成することができる。保持要素は、基板キャリア１００の本体１０２に形成されるか、または本体１０２に結合されてもよい。
図２は、本開示の一部の実施形態による図１の線２−２’に沿ってとられた断面図を示す。一部の実施形態では、保持要素１０４は、本体１０２に結合されている。一部の実施形態では、ウエハが複数の個片に切断され、個片のそれぞれが保持要素１０４として使用される。一部の実施形態では、保持要素は、本体１０２と同じ材料から形成される。一部の実施形態では、保持要素は、本体１０２と異なる材料から形成される。一部の実施形態では、切断された各個片の本体１０２への結合を促進するために、保持要素１０４は、必要に応じて本体１０２の表面上に配置され（すなわち、本明細書に記載されるように複数の基板を支持するために）、次いで、約５００℃〜約１０００℃の所定の温度で約１０分〜約２４０分の期間加熱されて、保持要素１０４を本体１０２に拡散接合する。一部の実施形態では、この期間は、約１２０分である。
一部の実施形態では、各保持要素１０４は、約３００μｍ〜約５００μｍの厚さを有する。一部の実施形態では、各保持要素１０４は、約２ｍｍ〜約１５ｍｍの第１の辺および約２ｍｍ〜約１５ｍｍの第２の辺を有する正方形または長方形のいずれかである。一部の実施形態では、各保持要素１０４は、約５ｍｍ〜約１０ｍｍの第１の辺および約５ｍｍ〜約１０ｍｍの第２の辺を有する正方形または長方形のいずれかである。一部の実施形態では、各保持要素は、約２ｍｍ〜約１５ｍｍの直径を有する円形であってもよい。一部の実施形態では、各保持要素は、約５ｍｍ〜約１０ｍｍの直径を有する円形であってもよい。
代替として、または組合せにおいて、保持要素１０４の少なくとも一部は、本体１０２の表面上に形成されてもよい。例えば、保持要素１０４は、所望の位置に複数の保持要素１０４を形成するために、マスクを使用して本体１０２の表面上にプラズマ溶射されてもよい。複数の保持要素１０４を形成するために本体１０２上に溶射される材料は、比較的容易に溶射され得て、本体１０２の表面に十分に接着し、処理中に基板キャリア１００上に配置される基板上に堆積させる材料と同様の熱膨張率を有し、洗浄／改修に対して耐性のある材料である。一部の実施形態では、溶射材料は、シリコン、モリブデン、アルミニウム、酸化物などであってもよい。例えば、本体１０２がシリコンから形成されている実施形態では、溶射材料は、モリブデンがシリコン溶射材料よりもシリコンによりよく接着するためモリブデンであってもよい。一部の実施形態では、溶射コーティングの厚さは、約２５０μｍ〜約５００μｍであってもよい。
一部の実施形態では、保持要素１０４は、本体１０２の表面上に３次元的に（３Ｄ）印刷されてもよい。そのような実施形態では、保持要素１０４の所望の位置に対応する本体１０２の表面は、３Ｄ印刷される材料の本体１０２への接着を向上させるために３Ｄ印刷の前に粗面化される。一部の実施形態では、例えば、所望の位置は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）の苛性溶液を使用して粗面化されてもよい。
図３は、本開示の一部の実施形態による図１の線２−２’に沿ってとられた断面図を示す。図３に示す実施形態では、各保持要素１０４は、本体１０２の表面に形成されている。例えば、電子ビームまたはレーザーを用いて、本体１０２の表面にバンプ３０４を生成して各保持要素１０４を形成することができる。そうするために、バンプの位置を取り囲む領域３０５から材料が除去（例えば、溶融）されて、バンプ３０４を生成する。その結果、領域３０５は、材料が除去された凹部を含む。一部の実施形態では、各バンプは、約１ｍｍ〜約１０ｍｍ、または約２ｍｍの厚さを有する。一部の実施形態では、各バンプは、本体１０２の表面の上方に約２００μｍ〜約５００μｍの高さを有する。
以下の記載は、図４Ａ〜図４Ｂを参照して行われる。図４Ａは、本開示の一部の実施形態による基板キャリアの概略上面図を表す。図４Ｂは、線Ｂ−Ｂ’に沿ってとられた図４Ａの基板キャリアの断面図を表す。一部の実施形態では、複数の保持要素４０４を有する基板キャリア４００は、基板キャリア４００の剛性を向上させるために２つの積み重ねられた層４０２ａ、ｂから形成されてもよい。例えば、一部の実施形態では、モリブデンから形成された第１の厚さｔ1を有する上部層４０２ａが、炭化ケイ素から形成された第２の厚さｔ2を有する下部層４０２ｂ上に積み重ねられてもよい。一部の実施形態では、第１の厚さｔ1は、約０．２ｍｍ〜約０．５ｍｍであってもよく、第２の厚さｔ2は、約１．５ｍｍ以下であってもよい。一部の実施形態では、基板キャリア４００の全質量は、約２５０グラム未満であってもよい。
一部の実施形態では、２つの層は、積層中に２つの層の相対的移動を防止し、２つの層の適切な相対的配向を確実にするように構成することができる。例えば、一部の実施形態では、下部層４０２ｂは、互いに対して所定の角度αで基板キャリア４００の中心４１０から第１の距離４０８に配置された２つ以上の孔４０６（２つが示されている）を含むことができる。基板キャリアが約３００ｍｍの直径を有する実施形態では、第１の距離４０８は、約７５ｍｍであってもよい。一部の実施形態では、所定の角度αは、互いに対して約９０度〜約１８０度であってもよい。一部の実施形態では、所定の角度αは、約１７５度であってもよい。上部層４０２ａは、２つ以上の孔４０６に対応する位置に上部層４０２ａの下面から延出する２つ以上の対応する突起部４０７を含むことができ、それにより、上部層４０２ａが下部層４０２ｂ上に積み重ねられたときに、突起部４０７が孔４０６内に延出して、２つの層４０２ａ、ｂを互いに対して正確に位置決めし、２つの層４０２ａ、ｂの相対的移動を防止する。
以下の記載は、図５Ａ〜図５Ｂを参照して行われる。図５Ａは、本開示の一部の実施形態による基板キャリアの概略上面図を表す。図５Ｂは、線Ｂ−Ｂ’に沿ってとられた図５Ａの基板キャリアの断面図を表す。一部の実施形態では、基板キャリア５００は、基板キャリア４００に関して上述したように、下部層５０２ｂ上に積み重ねられた上部層５０２ａから形成されている。そのため、層および２つの層の結合に関する説明は、ここでは記載されず、明瞭にするために図５Ａ、Ｂには示されていない。しかしながら、基板キャリア５００の層は、基板キャリア４００の層と同様に構成することができる。
一部の実施形態では、基板キャリア５００は、複数のポケット５０６（５つが示されている）を含み、ポケットのそれぞれが上方に延出するリム５０４によって画定されて、基板を支持するための支持面を画定する。リム５０４は、上部層５０２ａに孔を形成して、孔に直接隣接する上部層５０２ａの部分を上方に曲げることによって形成される。結果として得られるリム５０４の外径は、リム５０４の上に配置される基板Ｓ（図５Ａにファントムで示す）の直径とほぼ同じである。一部の実施形態では、上部層５０２ａに最初に形成される孔は、結果として得られるリムの外径が約４インチとなるようにサイズを調整することができる。上部層５０２ａの上面の上方のリム５０４の高さｈ１は、約０．５ｍｍ〜約１ｍｍである。一部の実施形態では、基板キャリア５００は、リム５０４の上方に配置された基板の半径方向の移動を防止するために、図１〜図４Ｂに関して上述したものと同様のホルダ要素をさらに含むことができる。
以下の記載は、図６Ａ〜図６Ｂを参照して行われる。図６Ａは、本開示の一部の実施形態による基板キャリアの概略上面図を表す。図６Ｂは、線Ｂ−Ｂ’に沿ってとられた図６Ａの基板キャリアの断面図を表す。一部の実施形態では、基板キャリア６００は、基板キャリア４００に関して上述したように、下部層６０２ｂ上に積み重ねられた上部層６０２ａから形成されている。そのため、層および２つの層の結合に関する説明は、ここでは記載されず、明瞭にするために図６Ａ、Ｂには示されていない。しかしながら、基板キャリア６００の層は、基板キャリア４００の層と同様に構成することができる。基板キャリア６００は、ポケット６０６の構成を除いて基板キャリア５００と同様である。
基板キャリア５００のポケット５０６とは対照的に、ポケット６０６は、リムを含まない。代わりに、孔が上部層６０２ａを貫いて形成されており、直接隣接する上部層６０２ａの部分のみが上方に曲げられて、基板Ｓ（図６Ａにファントムで示す）を支持するための支持面を形成する複数のタブ６０４（３つが示されている）を形成する。複数のタブ６０４は、各ポケット６０６の周りに軸対称に配置されてもよい。複数のタブ６０４を囲む円の外径は、複数のタブ６０４の上に配置される基板Ｓの直径とほぼ同じである。一部の実施形態では、基板キャリア６００は、複数のタブ６０４の上方に配置された基板の半径方向の移動を防止するために、図１〜図４Ｂに関して上述したものと同様のホルダ要素をさらに含むことができる。
基板キャリアの実施形態の特定の例が記載されたが、開示された実施形態の様々な組合せまたは順列を利用することができる。例えば、保持要素１０４は、代替として、ビードブラストされても、または本体１０２から機械加工されてもよく、あるいは図４Ａ〜図６Ｂに関して上述したような２層のキャリアであってもよい。さらに、開示された実施形態は、特定の数の保持要素またはポケットを示しているが、本発明の基板キャリアは、必要なだけ多くの基板を収容するように構成されてもよい。
前述の事項は、本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他のおよびさらなる実施形態が本開示の基本的な範囲から逸脱せずに考案されてもよい。

Claims (12)

  1. 実質的に平面の本体と、
    前記実質的に平面の本体の周辺領域および中央領域の表面上に配置された複数の保持要素と、を備え、
    前記複数の保持要素は、前記中央領域に第１のサイズを有する１つの第１の基板と、前記周辺領域に前記第１のサイズよりも大きい第２のサイズを有し、前記実質的に平面の本体の前記表面上に前記中央領域における前記１つの第１の基板を取り囲む複数の第２の基板とを保持するように構成され、
    前記複数の保持要素が前記複数の第２の基板のそれぞれの対応する位置の周りに配置された少なくとも３つの保持要素を含み、
    前記中央領域に配置された前記複数の保持要素のそれぞれの保持要素は、前記中央領域に配置された前記１つの第１の基板および前記周辺領域に配置された前記第２の基板を部分的に保持するように構成される、
    基板キャリア。
  2. 前記実質的に平面の本体がシリコン、炭化ケイ素、またはモリブデンから形成されている、請求項１に記載の基板キャリア。
  3. 前記複数の保持要素のそれぞれがシリコンから形成され、前記実質的に平面の本体に拡散接合されている、請求項２に記載の基板キャリア。
  4. 前記複数の保持要素のそれぞれが前記実質的に平面の本体上に溶射コーティングされたシリコン、モリブデン、アルミニウム、または酸化物から形成されている、請求項２に記載の基板キャリア。
  5. 前記複数の保持要素のそれぞれが前記実質的に平面の本体の前記表面に形成されたバンプである、請求項１から４までのいずれか１項に記載の基板キャリア。
  6. 前記複数の保持要素が前記実質的に平面の本体上に３次元的に印刷されている、請求項１から４までのいずれか１項に記載の基板キャリア。
  7. 前記実質的に平面の本体が下部層の上方に積み重ねられた上部層を含む、請求項１から４までのいずれか１項に記載の基板キャリア。
  8. 前記上部層が０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの第１の厚さを有し、前記下部層が１．５ｍｍ以下の第２の厚さを有する、請求項７に記載の基板キャリア。
  9. 前記上部層がモリブデンから形成され、前記下部層が炭化ケイ素から形成されている、請求項７に記載の基板キャリア。
  10. 前記下部層が前記下部層を貫いて形成された２つ以上の孔を含み、前記上部層が前記上部層の下面から前記２つ以上の孔内に延出する２つ以上の対応する突起部を含む、請求項７に記載の基板キャリア。
  11. 前記２つ以上の孔が互いに対して所定の角度で配置されている、請求項１０に記載の基板キャリア。
  12. 前記所定の角度が９０度〜１８０度である、請求項１１に記載の基板キャリア。
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