TW201543604A - 晶舟 - Google Patents

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TW201543604A
TW201543604A TW104108609A TW104108609A TW201543604A TW 201543604 A TW201543604 A TW 201543604A TW 104108609 A TW104108609 A TW 104108609A TW 104108609 A TW104108609 A TW 104108609A TW 201543604 A TW201543604 A TW 201543604A
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Han-Kil Yoo
Woo-Yong Choi
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Tera Semicon Corp
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Abstract

本發明係揭露一晶舟。根據本發明的一實施例，一用於將複數個基材裝載成垂直堆疊之晶舟係包括一環固持件，以供支撐各基材的一底部份及安置該基材，及複數個支撐桿，以供支撐環固持件的一底部份且具有第一端以安置環固持件，其中環固持件及支撐桿係在基材的一投影區域內整體性連接至彼此。

Description

晶舟 交叉參考相關專利申請案
此申請案係對於2014年3月24日在韓國智慧財產局提申的韓國專利申請案第10-2014-0034304號主張優先權及權利，該案的整體內容以引用方式併入本文。
本發明係有關一晶舟，且更特別有關一在基材的一投影區域(projected area)內使一環固持件及支撐桿整體性連接至彼此之晶舟。
一基材處理裝備係包括一蒸氣沉積裝備及一退火裝備。
蒸氣沉積裝備係為一用於形成一透明傳導層、一絕緣層、一金屬層或一矽層作為一半導體的一核心元件之裝備，並包括一化學蒸氣沉積(CVD)裝備諸如一低壓化學蒸氣沉積(LPCVD)裝備或一電漿增強化學蒸氣沉積(PECVD)裝備，及一物理蒸氣沉積(PVD)裝備諸如一濺鍍裝備。
退火裝備係為一用於進行一熱處理程序之裝備，該熱處理程序對於一基材、諸如一用來製造半導體之矽晶圓上所沉積的一薄膜之結晶化、相轉變等係至為重要。
圖1是一習見的批次型基材處理裝備之立體圖。 此習見的批次型基材處理裝備係揭露於韓國專利申請案第2012-0125073號。
參照圖1，在習見的批次型基材處理裝備中，一其中裝載有呈垂直堆疊之複數個基材10的晶舟100係配置於一反應腔室(未圖示)中，反應腔室在底部具有一開口以界定一位於其中的容納空間並進行一半導體製造程序。
基材10至/自晶舟100上的裝載/卸載係藉由一機械手臂的一末端作用器(end effector)200從一安置於一階台(未圖示)上的卡匣(未顯示)作轉移。
晶舟100係包括呈極柱形狀的三個垂直框架120：121及125，且與基材10具相同數目之支撐桿110：111及115係從垂直框架120的各者突出。
分別從三個垂直框架120突出之三個支撐桿110係位於相同平面上並支撐一環固持件130的一底部份。此處，支撐桿110係在圓周上呈等距分隔120°的三個點支撐環固持件130的底部份。
基材10可被安置在環固持件130上。呈現環形狀的環固持件130係可在一圓形區域上支撐基材10的一底部份。
屬於底揚升型的末端作用器200係可在支撐桿110上方進入晶舟100以支撐基材10的底部份同時佔用與環固持件130相同的平面上之一空間並可經過一前開口5來裝載或卸載基材10。
在此習見的批次型基材處理裝備中，由於環固持 件130應被安置在支撐桿110上，係需要一轉移機械手(未圖示)以供將環固持件130從外側安置至支撐桿110上，且亦需要一專屬於環固持件之卡匣(未圖示)或一專屬於環固持件之FOUP(未圖示)以供容納環固持件130。尚且，需要開發出與其相關的控制軟體。因此，成本係增高且裝備變得複雜。
此外，在環固持件130安置於支撐桿110上時由於碎片產生的細微粒子污染到基材10，係會有問題。
此外，當環固持件130安置在支撐桿110上時所導致之3mm或更小的失準係造成裝載至環固持件130上的基材10同樣地失準。
本發明係提供一藉由具有整體性連接至彼此的一環固持件及支撐桿而擁有一簡單結構且能夠降低其製造成本之晶舟。
本發明亦提供一能夠改良基材的對準且防止基材的污染之晶舟。
根據本發明的一形態，提供一用於將複數個基材裝載成垂直堆疊之晶舟，晶舟係包括一環固持件，以供支撐各基材的一底部份及安置該基材，及複數個支撐桿，以供支撐環固持件的一底部份且具有第一端以安置環固持件，其中環固持件及支撐桿係在基材的一投影區域內整體性連接至彼此。
根據本發明，由於一環固持件及支撐桿整體性連接至彼此，一晶舟係可具有一簡單結構且其製造成本係降 低。
尚且，基材的對準係可獲得改良並可防止基材的污染。
5‧‧‧前開口
10‧‧‧基材
100‧‧‧晶舟
110,111,115,110’‧‧‧支撐桿
112‧‧‧支撐桿110的第二端
112’‧‧‧支撐桿110’的第二端
120,121,125‧‧‧垂直框架
127‧‧‧凹部
130‧‧‧環固持件
200‧‧‧末端作用器
A‧‧‧角度
C‧‧‧中心點
d1‧‧‧末端作用器200的兩個內側表面之間的距離
d2‧‧‧末端作用器200的兩個外側表面之間的距離
圖1是一習見的批次型基材處理裝備之立體圖；圖2是根據本發明第一實施例之一批次型基材處理裝備的立體圖；圖3是根據本發明第一實施例之一結構的平面圖，其中支撐桿及一環固持件連接至彼此；圖4A至4C是根據本發明第一實施例之批次型基材處理裝備的平面圖及橫剖視圖；圖5是根據本發明第二實施例之一批次型基材處理裝備的立體圖；圖6是根據本發明第二實施例之一結構的平面圖，其中支撐桿及一環固持件連接至彼此。
下文將參照顯示本發明的實施例之附圖更完整地描述本發明。然而，本發明可以許多替代性形式實施且不應詮釋成限於本文所提出的實施例。為此，雖然本發明可作出不同修改及替代形式，其特定實施例係以範例顯示於圖中並將詳述於本文中。然而應瞭解：本發明無意受限於所揭露的特定形式，而是相反地，本發明係涵蓋落入申請專利範圍所界定的本發明精神與範圍內之所有修改、均等物及替代物。類似的數字係指圖式描述全文中的類似元 件。圖中為求清楚，將層及區的厚度加大。
在此說明書中，可瞭解一批次型基材處理裝備係包括一系列之用於處理基材的裝置，例如一反應腔室、一晶舟、一機械手臂的一末端作用器、一階台及一卡匣。然而為了方便說明，一晶舟及一末端作用器將在下文被描述成一批次型基材處理裝置的元件。
尚且，在此說明書中，可瞭解基材係包括半導體基材，用於顯示裝置諸如發光二極體(LED)及液晶顯示(LCD)裝置之基材，太陽能電池基材，等等。
圖2是根據本發明第一實施例的一批次型基材處理裝備之立體圖，圖3是根據本發明第一實施例之一結構的平面圖，其中支撐桿110及一環固持件130連接至彼此，且圖4A至4C是根據本發明第一實施例的批次型基材處理裝置之平面圖及橫剖視圖。
參照圖2至4，根據本發明第一實施例的批次型基材處理裝備係包括一晶舟100及一底揚升型末端作用器200。
晶舟100係為一用於一批次型基材處理裝備之晶舟，其中複數個基材10可被裝載以呈垂直堆疊。晶舟100可由選自石英、碳化矽(SiC)、石墨、碳複合物及矽(Si)中之至少一材料製成。
晶舟100可包括以極柱形所形成之複數個垂直框架120：121及125，且較佳係為三個垂直框架121及125。下列描述係假定晶舟100之垂直框架120的數目為三。
當提供一想像性圓形以對應於具有實質圓柱形的晶舟100之一水平橫剖面時，三個垂直框架120係可形成為佔用一對應於想像性圓的約一半(1/2)圓周之空間。未被三個垂直框架120佔用之一對應於圓的另一半(1/2)圓周之空間係界定一前開口5，以容許末端作用器200插入而容許裝載/卸載基材10。
雖然位居平行於末端作用器200工作路徑的一方向之垂直框架121、及另兩垂直框架125之間的角度A係在圖2至4中被描繪成91°，垂直框架121與垂直框架125之間的角度A不在此限且可為從91°至120°，只要容許末端作用器200插入晶舟100中即可。下文將提供其詳細描述。
支撐桿110：111及115係可從垂直框架120突出至相同平面上之晶舟100內側，環固持件130可整體性連接至支撐桿110，且支撐桿110及環固持件130可沿著其高度方向以規律間隔作配置。
本發明特徵係在於：環固持件130及支撐桿110在基材10的一投影區域內整體性連接至彼此。此處，基材10的投影區域係可指一虛擬圓柱形空間，其藉由連接被堆疊於晶舟100中之基材10所佔用的全部空間來界定。
支撐桿110係可以一使得環固持件130配置於支撐桿110第一端上之方式來支撐環固持件130的底部份。支撐桿110及環固持件130可由與晶舟100相同的材料製成以抵抗一反應程序的一高溫環境及一化學環境。支撐桿110及環固持件130係可被分離地製備並例如藉由熔接被整體性 連接至彼此、或者可從開始即整體性形成。
階狀部117可設置於支撐桿110的第一端上，俾使環固持件130更穩定地作安置。
在支撐桿110及環固持件130整體性形成之後，支撐桿110的第二端112及晶舟100的垂直框架120係可連接至彼此以完成晶舟100。此處，支撐桿110的第二端112及垂直框架120係可例如藉由熔接、或藉由將支撐桿110第二端112插入垂直框架120的凹部127中而被連接至彼此。
如上述，根據本實施例，由於支撐桿110及環固持件130係整體性形成且隨後連接至垂直框架120以完成晶舟100，晶舟100的一製造程序可變得更簡單。尚且，由於不需要諸如一用於轉移環固持件130之環固持件轉移機械手(未圖示)、一專屬於環固持件之卡匣(未圖示)、及一專屬於環固持件之FOUP(未圖示)、等裝置，且可能不需要開發關於環固持件130的轉移與控制之軟體，因此係大幅降低產品的開發及生產成本。此外，係可防止在環固持件130安置於支撐桿110上時由於碎片產生的細微粒子所造成之基材10的污染，且亦可解決當環固持件130安置在支撐桿110上時所造成之失準問題。
當基材10以超高溫(從約1200至約1350℃)被熱處理時，基材10及環固持件130可能下垂。因此，環固持件130應以一種令支撐桿110可在環固持件130上均勻地支撐環固持件130及基材10的重量之方式而在彼此等距分開120°的三個點受到支撐。
然而，當基材10在中等至高溫度(從約500至約800℃)被熱處理時，基材10及環固持件130的下垂係可降低且因此可能降低在彼此等距分開120°的三個點支撐環固持件130之需求。為此，在中等至高溫度進行熱處理時，供支撐桿110接觸到環固持件130之三個點係可彼此分開91°至150°。特別來說，參照圖4A至4C，供從位居平行於末端作用器200工作路徑的一方向的垂直框架121突出朝向中心點C之支撐桿111接觸到環固持件130之一點、以及供從鄰近的兩垂直框架125突出的支撐桿115接觸到環固持件130之點之間的角度B係可為從91°至150°。
環固持件130係被用來防止滑移(slip)，滑移(slip)係為一高溫熱處理程序中之基材的一矽晶格中之一結晶缺陷；並可用來支撐具有大直徑(300mm或450mm)之基材10的底部份並結構性防止基材10的下垂。
為了穩定地支撐基材10，環固持件130可以一種使得環固持件130的中央軸線(或中心點C)重合於基材10的中央軸線(或中心點C)之方式作配置。此處，中央軸線(或中心點C)係可指環固持件130的質心之一法線(或環固持件130的質心之點(原點))，或是基材10的質心之一法線(或質心之點(原點))。為了使環固持件130有效且均勻地支撐基材10，環固持件130的直徑係可為基材10直徑的0.6至0.8倍。特別來說，環固持件130的直徑可為基材10直徑的0.7倍，俾使基材10面積的一半被支撐於環固持件10內側且另一半則被支撐於環固持件10外側。然而，環固持件130的直徑不 在此限，並可依據處理溫度、基材的尺寸及強度、等等而變。
尚且，當基材10的直徑為300mm時，環固持件130的環寬度可為2mm至25mm，且更佳為2mm至5mm。當環固持件130的直徑(外部直徑)為210mm、即基材10直徑的0.7倍時，若環固持件130的環寬度設定成2mm至25mm，接觸到環固持件130之基材10的面積係可佔約1.85%至約20.56%。若環固持件130的環寬度設定成2mm至5mm，接觸到環固持件130之基材10的面積可佔約1.85%至約4.56%。在其他實施例中，當環固持件130的直徑(外部直徑)設定成199mm時，若環固持件130的環寬度設定成2mm至25mm，接觸到環固持件130之基材10的面積係可佔約1.85%至約15.56%。若環固持件130的環寬度設定成2mm至5mm，接觸到環固持件130之基材10的面積可佔約1.75%至約4.31%。為此，若環固持件130的環寬度設定成2mm至5mm，基材10的面積僅有一小於約5%的面積接觸到環固持件130，因此降低基材10的底部份上之磨刮並防止基材10下垂。
即使當基材10的直徑為450mm時，可藉由調整環固持件130的環寬度來控制接觸到環固持件130之基材10的面積尺寸，只要基材10的底部份上之磨刮被降低且防止基材10下垂即可。
一底揚升型的末端作用器200係可將基材10裝載至或卸載自晶舟100。
再度參照圖4A至4C，根據本發明的一實施例之 底揚升型末端作用器200係在佔用與環固持件130相同的平面上的一空間之同時從環固持件130的一外圓周表面外側進入晶舟100，並可藉由支撐基材10的底部份來裝載或卸載基材10。為了在底揚升型末端作用器200進入晶舟100時避免與環固持件130相干擾，末端作用器200可具有U形。尚且，如圖4B的平面圖所示，由於末端作用器200具有U形，亦可避免與從垂直框架121突出之支撐桿111相干擾。此外，如圖4B的橫剖視圖所示，末端作用器200係位居比支撐桿115更高處，俾隨著末端作用器200移入晶舟100中時使末端作用器200不接觸到支撐桿115而是接觸到環固持件130，藉此解決與從兩垂直框架125突出的支撐桿115相干擾之問題。易言之，由於末端作用器200位居比從兩垂直框架125突出之支撐桿115更高處，係可避免其間的干擾。
此外，為了穩定且有效地支撐基材10同時避免與環固持件130相干擾，末端作用器200的兩個內側表面之間的一距離d1係可大於環固持件130的直徑，且末端作用器200的兩個外側表面之間的一距離d2係可小於基材10的直徑。
在一實施例中，當基材10的直徑為300mm時，末端作用器200的兩個內側表面之間的距離d1係設定成200mm至220mm，且末端作用器200的兩個外側表面之間的距離d2設定成244mm至260mm，藉此避免環固持件130及兩個垂直框架125之間相干擾並易於裝載/卸載基材10。
在其他實施例中，當基材10的直徑為450mm時， 末端作用器200的兩個內側表面之間的距離d1係設定成300mm至330mm，且末端作用器200的兩個外側表面之間的距離d2設定成366mm至390mm，藉此避免環固持件130及兩個垂直框架125之間相干擾並易於裝載/卸載基材10。
圖5是根據本發明第二實施例之一批次型基材處理裝備的立體圖，且圖6是根據本發明第二實施例之一結構的平面圖，其中支撐桿110’及一環固持件130連接至彼此。
參照圖5及6的下列描述係有關於與參照圖2至4的描述之差異，並將省略重覆的描述。
參照圖5及6，本發明的第二實施例特徵係在於：環固持件130、支撐桿110’及一連接器113整體性連接至彼此。
連接器113可將支撐桿110’的第二端112’連接至彼此。連接器113可具有一實質半圓形的弧形。因此，連接器113可將支撐桿110’的第二端112’連接至彼此，同時佔用一佔了與晶舟100水平橫剖面呈現對應之一想像性圓形的約一半(1/2)圓周之空間。
支撐桿110’及連接器113係可從開始即整體性形成，或者可分開地製備然後藉由例如熔接而被整體性連接至彼此。此外，整體性形成的支撐桿110’及連接器113可藉由例如熔接而被整體性連接至環固持件130。替代性地，支撐桿110’、連接器113及環固持件130可從開始即整體性形成。
在支撐桿110’、連接器113及環固持件130整體性 形成之後，支撐桿110’的第二端112’及晶舟100的垂直框架120可連接至彼此以完成根據實施例的晶舟100。此處，支撐桿110’的第二端112’及垂直框架120係可例如藉由熔接或藉由將支撐桿110’的第二端112’插入至垂直框架120中的凹部127內而連接至彼此。
下文中，將參照圖2及4描述利用底揚升型末端作用器200將基材10裝載至/卸載自晶舟100。雖然圖4A至4C顯示基材10的卸載，可瞭解基材10的裝載係為卸載之相反。
參照圖4A，環固持件130係整體性連接至從垂直框架121及125突出之三個支撐桿110的第一端，且基材10係以一種使基材10的中央軸線(或中心點C)重合於環固持件130的中央軸線(或中心點C)之方式安置在環固持件130上。
然後，參照圖4B，底揚升型末端作用器200經過前開口5進入晶舟100。此處，由於末端作用器200具有U形以圍繞環固持件130的外圓周表面，末端作用器200的兩個內側表面之間的距離d1係大於環固持件130的直徑，末端作用器200的兩個外側表面之間的距離d2小於基材10的直徑，且末端作用器200係佔用環固持件130外圓周表面外側之與環固持件130相同的平面上之一空間並設置成高於從兩垂直框架120突出的支撐桿115，末端作用器200係可進入基材10且位居其底下，同時避免與環固持件130或支撐桿110相干擾。末端作用器200係揚升基材10俾使基材10與環固持件 130分開達一特定高度。
然後，參照圖4C，末端作用器200可僅支撐基材10並從晶舟100卸載基材10。
如上述，利用根據實施例的底揚升型末端作用器200，有利地使基材10可裝載及卸載達一高度，基材10及環固持件130彼此分開達該高度。為此，裝載至晶舟100中之基材10的數目係可增加，且因此每單位程序可處理一較大數目的基材10。
雖然已經參照其實施例特別地顯示及描述本發明，一般熟悉該技藝者將瞭解：可作出形式及細節上的不同變化，而不脫離由下列申請專利範圍所界定之本發明的精神及範圍。
5‧‧‧前開口
10‧‧‧基材
100‧‧‧晶舟
110,111,115‧‧‧支撐桿
120,121,125‧‧‧垂直框架
127‧‧‧凹部
130‧‧‧環固持件
200‧‧‧末端作用器
d1‧‧‧末端作用器200的兩個內側表面之間的距離
d2‧‧‧末端作用器200的兩個外側表面之間的距離

Claims (11)

  1. 一種用於將複數個基材裝載成垂直堆疊之晶舟，該晶舟係包含：一環固持件，其係支撐該基材的一底部份且其上係安置有該基材；及複數個支撐桿，其係支撐該環固持件的一底部份，且包括於其上安置有該環固持件之數個第一端，其中該環固持件及該等支撐桿係在該基材的一投影區域內整體性連接至彼此。
  2. 如請求項1之晶舟，進一步包含一連接器，其將該等支撐桿的數個第二端連接至彼此，其中該環固持件、該等支撐桿及該連接器係整體性連接至彼此。
  3. 如請求項2之晶舟，其中該連接器具有一半圓形的弧形。
  4. 如請求項1或2之晶舟，其中該等支撐桿的數目係為三，及其中該等三個支撐桿係在三個支撐點支撐該環固持件。
  5. 如請求項4之晶舟，進一步包含複數個垂直框架，其中該等支撐桿的第二端係整體性連接至該等垂 直框架。
  6. 如請求項1之晶舟，其中階狀部係形成於該等支撐桿的第一端上。
  7. 如請求項1之晶舟，其中該環固持件的直徑係為該基材的直徑之0.6倍至0.8倍。
  8. 如請求項1之晶舟，其中該基材的直徑係為300mm，及其中該環固持件的環寬度係為2mm至25mm。
  9. 如請求項8之晶舟，其中該環固持件的環寬度係為2mm至5mm。
  10. 如請求項5之晶舟，其中藉由調整從該等垂直框架突出之該等支撐桿的一突出角度，使得該環固持件的三點支撐角度被91°至150°的一角度所分割。
  11. 如請求項1之晶舟，其中該晶舟係包含選自石英、碳化矽、石墨、碳複合物及矽(Si)中之至少一材料。
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