TWI408772B - 陶瓷槳 - Google Patents

Description

陶瓷槳

本發明係關於用於半導體晶圓製造之槳且詳言之，係關於用於處理光電晶圓之陶瓷槳。

本申請案主張2008年2月21日申請之名為「陶瓷槳(CERAMIC PADDLE)」的美國臨時專利申請案第61/030,397號之權利，該案以引入的方式併入本文中。

包括光電晶圓之半導體晶圓的處理常常要求在受控氣氛中高溫處理晶圓。處理可包括藉由(例如)化學氣相沈積(CVD)技術使材料沈積於晶圓上。舉例而言，可在高溫下將光電電池以磷或硼摻雜。

當前製造爐通常為圓柱形的且具有約300mm之直徑。在製造期間，重要的是晶圓或支撐器件不接觸爐之側面。因此，可使用懸臂槳來使晶圓之晶舟滑入且滑出該爐。懸臂槳之一實例描述於名為「碳化矽懸臂槳(Silicon Carbide Cantilever Paddle)」之美國專利第6,631,934號中，該專利之揭示內容以引用的方式併入本文中。

在一些狀況下，本申請案之主題可涉及相關產品、特定問題之替代解決方案及/或單一系統或物品之複數種不同用途。

在一態樣中，提供一種晶圓槳，該槳包含一柄及一經構造且經配置以支撐複數個晶圓之雙壁負載區，該負載區具有包括一頂壁及一底壁之橫截面，其中該頂壁界定一具有至少為負載區高度之30%之深度的中心通道。

在另一態樣中，提供一種處理晶圓之方法，該方法包含以下步驟：使大於20kg之晶圓負載於一碳化矽晶圓槳上，該槳具有一5cm柄且在大於20kg之負荷下展現小於20mm之偏斜；使該槳滑入一爐管中；及處理該等晶圓。

在另一態樣中，提供一種懸臂陶瓷晶圓槳，該槳包含一雙壁負載區及一具有小於56cm² 之橫截面面積的柄。

在另一態樣中，提供一種方法，該方法包含以下步驟：使大於20kg之半導體晶圓以菱形負載組態負載於一晶圓槳上，使該槳在20kg負荷下偏斜小於20mm，使槳滑入一處理爐中，及處理該等晶圓。

在另一態樣中，提供一種長度大於2000mm之懸臂晶圓處理槳，其中當夾持柄且使大於25kg之負荷遍布該槳之負載區時，該負載區之近端處垂直偏斜小於20mm。

在另一態樣中，提供一種晶圓槳，該槳包含一柄及一經構造且經配置以支撐複數個晶圓之雙壁負載區，該負載區具有一包括一頂壁及一底壁之雙壁結構，其中該頂壁界定一與槳之縱向軸實質上對準之狹槽。

在另一態樣中，提供一種晶圓槳，該槳包含一柄及一經構造且經配置以支撐複數個晶圓之雙壁負載區，該負載區具有一包括一頂壁及一底壁之雙壁結構，其中該底壁界定至少一個熱窗口。

在另一態樣中，提供一種在不損壞一經負載之晶圓槳之結構的情況下插入及移除該槳之方法，該方法包含將一槳以大於20kg之矽晶圓負載，將該經負載之槳插入一爐中，及以大於300mm/min之速率自該爐中移除經負載之槳，其中該爐處於大於或等於700℃之溫度下。

在另一態樣中，提供一種在不損壞一經負載之晶圓槳的結構之情況下插入及移除該槳之方法，該方法包含將一槳以大於20kg之矽晶圓負載；將該經負載之槳以大於300mm/min之速率插入一爐中，其中該爐處於大於或等於700℃之溫度下；及自爐移除經負載之槳。

在另一態樣中，提供一種裝置，該裝置包含一碳化矽晶圓槳，該槳包括一柄及一雙壁負載區及定位於該負載區上之至少一個長晶舟或兩個半晶舟，該或該等晶舟支撐複數個半導體晶圓，其中負載區延伸超出該或該等晶舟之遠端至少50mm。

在一態樣中，描述一用於處理半導體晶圓之陶瓷槳。處理包括改變晶圓之化學或物理特性且包括(例如)摻雜及氧化過程之處理。晶圓可為(例如)光電晶圓。該槳可部分或完全由碳化矽(SiC)製成，且可經SiC或其他材料之化學氣相沈積(CVD)層塗佈。碳化矽包括此項技術中所用之此材料的形式，諸如燒結SiC、再結晶SiC及滲矽SiC。槳可直接負載有晶圓或晶圓可藉由置放於一或多個晶舟中而接收中間支撐。在單槳上可使用一個、兩個、三個、四個、五個或五個以上晶舟。舉例而言，晶圓可由長晶舟或中間載體(半晶舟)支撐。在一些實施例中，槳可支撐20kg以上、25kg以上或30kg以上，在該槳之遠端處偏斜小於20mm。在其他實施例中，以長於1500mm之負載區在類似負荷下，偏斜可小於30mm、小於25mm或小於15mm。槳可為懸臂槳，由於其僅在柄處由夾持器支撐。該槳可與一臥式爐一起使用且可水平地輸送入且輸送出該爐。本文所述之設計可能夠在完全負載下以大於300mm/min、400mm/min或500mm/min之速率插入700℃(或700℃以上)之爐中且自其移除，而不對槳造成任何結構損壞。

在另一態樣中，槳可包括三個稱為柄、過渡區及負載區之部分。一些槳可不包括過渡區，而可使負載區直接接合至柄。各部分可具有不同長度，然而，負載區通常最長且過渡區最短。柄可具有任何形狀，且其橫截面可為圓形、方形、矩形、卵形或多邊形。在一組實施例中，柄為空心的且為圓角方形。「實質上方形」組件為具有四個彼此成90度之等長側面，但其中角可為圓形之組件。「實質上矩形」組件為具有兩對彼此成90度之平行側面，但其中角可為圓形之組件。在一些實施例中，柄可具有小於100cm² 、小於58cm² 、小於40cm² 或小於30cm² 之橫截面面積。柄可經定尺寸以裝配入習知夾持器中，且因此其橫截面可為2吋×2吋(5cm×5cm)方形或3吋×3吋(7.5cm×7.5cm)方形。在處理期間，夾持器可在距柄末端之各種距離處緊固柄。舉例而言，夾持器可緊固大於5cm、大於10cm、大於25cm或大於50cm之柄近端。

槳之負載區可為雙壁的。如本文所用之雙壁係指在橫截面中具有包圍空心部分之連續壁的組件。連續壁可具有規則或不規則橫截面形狀且貫穿橫截面或沿組件之長度可具有一致或可變厚度。槳沿其部分或全部長度可為空心的，且若空心，則可包括用於防止空氣流過槳之障壁。

在一些實施例中，槳經構造且經配置以承載圓形或方形晶圓或兩者。在多數實施例中，晶圓經垂直定位且彼此平行對準，其之間具有間隔。光電晶圓可為方形的且可以菱形組態或方形組態負載。在方形組態中，晶圓經負載使得邊緣在垂直及水平方向上平行。在菱形組態中，晶圓經負載使得兩個角沿垂直中線對準，以使一個角指向向下。在一些實施例中，槳可支撐呈方形組態與菱形組態之方形晶圓。單槳可支撐超過100個、200個、400個、500個或600個晶圓。晶圓可為諸如方形或圓形之任何形狀，且可具有可在所選系統中處理之任何尺寸。在一組實施例中，晶圓為156mm方形晶圓。

在將晶圓置放於槳上之前，可使晶圓負載於晶舟中。當使用晶舟時，槳支撐該或該等晶舟，且通常不與固持於晶舟中之晶圓直接接觸。晶舟通常採用兩種尺寸(然而，槳可與任何尺寸之晶舟一起使用)。較小者稱為「半晶舟」或「中間載體」。較大者稱為「長晶舟」或「完全晶舟」。長晶舟通常承載半晶舟兩倍數目之晶圓，且為約兩倍重。舉例而言，經負載之半晶舟可重15kg，而經負載之長晶舟可重約30kg。長晶舟及半晶舟通常具有兩對支腳，晶舟之各末端各有一對。該等支腳可在使晶圓負載於晶舟中時支撐該晶舟。支腳上方通常存在肩部，當將晶舟轉移至槳時該等肩部可擱置於槳之上表面上。參見圖4。在本文所述之許多實施例中，槳經定尺寸以承載單一長晶舟或兩個半晶舟。在此狀況下，槳沿負載區之長度經受四個(半晶舟)或兩個(長晶舟)荷重位置。

圖1展示碳化矽懸臂槳之一實施例的透視圖。槳100包括柄120、過渡區130及負載區110。槳長度及槳各部分之比例可由槳欲一起使用之系統來控制。舉例而言，負載區可經定尺寸以用於特定數目之可以特定密度負載於爐中之晶圓或晶舟。過渡區可(例如)基於柄與負載區之間的尺寸與形狀差異來定尺寸。在各個實施例中，柄可長於500mm、長於750mm或長於1000mm。負載區可(例如)長於800mm、長於1000mm、長於1500mm或長於1600mm。過渡區之長度可為0至500mm或500mm以上。圖1所示之槳實施例之總長度為2967mm，其中柄為1093mm長，過渡區為254mm長且負載區為1620mm長。可使用熟習此項技術者已知之方法以單體澆鑄來製造槳。柄經定尺寸以由包圍柄之近端520mm的夾持器固持。圖2提供柄120之近端的端視圖。所示柄實質上為方形，且包括具有約4.8mm之厚度的連續壁160。其橫截面尺寸為5cm×5cm(2"×2")且其貫穿柄之長度具有一致直徑。亦可使用具有7.5cm×7.5cm(3"×3")之橫截面尺寸的柄部分，但5cm(2吋)柄可為較佳。用於製造光電晶圓之許多爐包括經設計以在槳插入爐中之後在該槳周圍密封以幫助維持爐中之受控氣氛的門。5 cm柄之門可小於7.5 cm柄之門之面積的一半。其亦具有更小圓周。較小門可提供較小熱損失以及氣氛較少洩漏入或洩漏出爐。在晶圓製造期間，熱亦經由柄傳導而損失至周圍環境中。與7.5 cm柄相比，較小直徑柄具有較小表面積及較小質量，且因此提供經由柄之較少熱傳導以及自柄至周圍環境之較小對流及/或輻射冷卻。

圖3a-c提供負載區110之若干實施例之遠端部分的端視圖。負載區110經澆鑄具有厚度為約4.8 mm之單一連續壁180。連續壁180可分成底壁122、側壁126及128及頂壁124。底壁122包括底表面134。頂壁124可包括多種表面特徵，包括平坦水平表面152及154、傾斜表面132及136及接觸點146及148。一或多個經負載晶舟200可由負載區110支撐，且在一組實施例中，如圖4所示在槳上表面146及148處支撐晶舟之肩。以菱形負載組態展示晶圓240。負載區之高度為接觸點至底表面之距離且由圖3中之線A-A至線B-B之距離表示。此高度可在(例如)2 cm至10 cm、3 cm至6 cm之範圍內，且在一實施例中為38.2 mm。負載區之寬度將小於與其一起使用之爐之寬度，以避免與管之內表面接觸。在許多實施例中，負載區之寬度小於正被支撐之晶舟的寬度。對於300 mm(實際直徑為約342 mm)管而言，負載區可具有小於250 mm、小於200 mm或小於180 mm之寬度。在一實施例中，寬度為113.5 mm。

頂壁124可包括通道140，其包涵負載區110之長度或其長度之一部分。可位於負載區110之橫截面中心之通道140係由可為直線形、彎曲形、多邊形或其任何組合之傾斜壁132及136界定。直線形壁可與垂直方向成(例如)15°、30°、45°或60°角。多邊形或彎曲形壁可自位於中心之水平表面逐漸增至垂直或幾乎垂直定向之側壁。彎曲形通道可貫穿通道之橫截面展現各種曲率半徑。舉例而言，通道可展現大於2cm、大於5cm、大於10cm或大於20cm之曲率半徑。已發現較大曲率半徑可改良熱應力及/或機械應力。通道140可經定尺寸以避免當如圖4所示由槳支撐晶舟200時干擾方形晶圓(呈菱形組態)之角。通道140可為任何形狀，其經設計以為晶圓之角提供空隙，且可為單一連續形狀或可如圖3所示為橫截面形狀之組合。通道140之深度在圖3a中表示為線A-A至線C-C之距離。此深度可大於1cm、大於2cm、大於3cm、大於4cm或大於5cm。當與負載區之高度(A-A至B-B)相比時，通道140之深度可為(例如)大於或等於該高度之30%、40%、50%、60%或70%。負載區110之高度與通道140之深度之比可為(例如)小於或等於3:1、2:1、3:2或5:4。在一組實施例中，通道140之深度為23.4mm。若通道之深度沿負載區之長度而變，則將「深度」視為通道沿其長度之平均深度。圖3b說明具有包括通道140之負載區之槳，該通道140之橫截面係由傾斜壁132及136以及直線形水平頂壁124'界定。圖3c所示之實施例包括連續彎曲形頂壁124"。其他實施例可包括橫截面為直線形部分與彎曲形部分之彙集的頂壁。如圖3a所示，負載區亦可包括子通道150。子通道可為實質上V形或U形，且可由壁142及144限定，該等壁142及144可為直線形、彎曲形或其一些組合。壁142及144可與垂直方向成(例如)30度、45度或60度。子通道150可形成通道140之一部分，且可進一步增加通道140之深度。子通道150可經特定定形以為經菱形組態之晶圓提供入口。

當承載晶圓時，槳經受由負荷產生之應力。發明者相信較佳槳應足夠堅固以支撐全體晶舟及晶圓，同時展現引起槳之有限量偏斜的剛性。若槳在負荷下彎曲過多，則當將材料插入爐中或自爐中取出材料時爐內部與晶圓、晶舟或槳接觸之風險可能增加。槳偏斜在本文中定義為當槳保持於緊固槳柄之近端520mm的夾持器中時，在特定負荷下懸臂槳之遠端尖端的垂直下降。

晶圓製造期間槳之嚴重故障可導致(例如)產品損失、生產設備損壞及可能之傷害。因此，其可能有助於瞭解特定槳在無故障情況下可承受之應力的最大量。所預測應力可因(例如)負荷之意外垂直加速、爐中之熱應力或非習知負載或卸載程序而變。歸因於應力變化之此等及其他已知及未知原因，在槳設計中可使用3×或4×之安全因子。舉例而言，若特定構造材料之最大應力為200MPa，則可選擇該值之約1/4之值或50MPa作為在預期負荷下槳應經歷之應力的上限。設計定案後，可使用有限元素分析來測定槳設計將經受之最大應力。亦可測定最大應力之位置。

用於處理光電晶圓之爐可超過大於500℃之溫度。舉例而言，在一些POCl₃ 摻雜過程中，爐可維持於800℃至1100℃下。處理期間，槳可在爐中停留大於5分鐘、大於10分鐘或大於30分鐘之時段，且因此該槳可與高溫相容歷時延長之時間長度。儘管最大應力之位置可能看似並不重要，但若在實務中不超過最大應力值，則使用最大應力之位置處於柄中之槳可為有利的，該柄為不經受與負載區相同程度之熱應力的區域。當槳在使用中時，柄可實現溫度增加，然而，柄經歷之溫度將顯著小於負載區及過渡區所經歷之彼等溫度。在一些狀況下，熱應力及熱循環可降低槳可承受之最大負載應力。安全因子可幫助補償此情況，但若最大應力之位置處於柄中，則可降低或完全消除此顧慮。在此狀況下，可耐受降低之安全因子或者較高之應力值。

圖5及圖6提供用於處理光電晶圓之系統的一實施例。圖5提供等角視圖且圖6提供側視圖，其說明如何量測偏斜。槳100係由夾持器222懸掛於碳化矽爐220中。長晶舟230擱置於負載區110上，且支撐呈菱形負載組態之晶圓240及242。為清晰起見，展示兩個晶圓，然而，通常同時負載數百個或數百個以上晶圓。晶圓以垂直配置展示，然而，水平配置亦為可能的。為穩定起見，晶圓可向一側或另一側傾斜。為量測或測定偏斜，使評估中之負荷遍布所夾持槳之負載區，且量測負載區110之遠端的下降。卸載狀態與負載狀態之間槳之末端112的位置差異為偏斜且在圖6中以D-D'展示。在此狀況下，偏斜為約10mm。少量偏斜及/或使晶圓套合於槳上之能力可有助於使爐之尺寸最小化，使得能耗降低且氣流變化及溫度變化減小。

在另一組實施例中，槳可包括一或多個在槳之底壁中之熱窗口，或簡言之「窗口」。窗戶可為在槳壁中完全穿過壁之開口或空隙，其提供槳之外部與內部之間的路徑。窗口可沿底壁位於中心，且可與槳之縱向軸對準。在許多實施例中，窗口可經定尺寸以覆蓋大於5%、大於10%、大於20%或大於30%的負載區底壁之表面積。多個窗口可彼此對準或可交錯。窗口可使用熟習此項技術者已知之方法形成，且可(例如)在初始澆鑄期間模製入槳中或在製造之各個階段切入槳中。已發現窗口可有助於降低可在自爐中移除槳時出現在槳上之熱應力。咸信一或多個在槳之底壁中之窗口可提供改良冷卻之路徑，其可引起應力特徵改良、故障率較低及壽命較長。咸信槳之頂壁中之熱可向下輻射穿過底壁中之窗口，而不被截獲或反射回源處。已顯示當窗口安置於槳之負載區中時其尤其有利。在一組實施例中，窗口定位於實現最大熱應力之槳區域中。

圖7提供包括多個窗口之一特定實施例的說明。所展示之槳310具有兩個窗口322及322a。窗口係由壁332及332a界定且由牽條342分開。窗口322及322a完全穿過底壁122。在一些實施例中，窗口可具有大於或等於負載區寬度之約10%、20%、30%、50%或70%之寬度。在一些實施例中，一或多個窗口之長度可在數毫米至負載區長度或過渡區長度之間變化。已顯示窗口插入槳設計中對槳之偏斜僅具有極小影響。因此，可製造較輕且在預期負荷下之偏斜無顯著增加的情況下提供較佳冷卻特徵之槳。

在另一組實施例中，一或多個「狹槽」可形成於槳之負載區的上表面中。狹槽可完全穿過槳之頂壁，且一或多個狹槽可定位於單一負載區上。狹槽可使用熟習此項技術者已知之方法形成，且可(例如)在初始澆鑄期間模製入槳中或在製造之各個階段切入槳中。在許多實施例中，狹槽可與槳之縱向軸平行定位，且可具有大於槳寬度之長度。狹槽可位於中心且可形成於平坦、彎曲形或V形之通道或子通道中。狹槽可用於若干用途，包括當晶圓呈菱形組態時為晶圓之角提供間隔，且狹槽亦可降低將以其他方式集中於此中心區域中之應力。舉例而言，已顯示在V形負載區之頂點形成之狹槽降低可以其他方式集中於此頂點之應力。

圖8提供包括狹槽之槳之一實施例的說明。狹槽412自槳410中負載區之遠端(然而，無需為此狀況)延伸至亦定位於負載區中之匙孔414(可選)。匙孔414可用以分布應力且提供狹槽412之終止點。狹槽412係由壁422界定且完全穿過頂壁124。壁122、126及128可未受影響。狹槽412可提供改良之晶圓間隔及處理，同時亦降低負載區之頂壁中之應力。在一些實施例中，狹槽可具有大於或等於負載區寬度之約10%、20%、30%、50%或70%的平均寬度。在一些實施例中，狹槽寬度可藉由計算當晶圓晶舟坐落於槳上時為晶圓提供足夠空間所需之間隔來確定。在一些實施例中，一或多個狹槽之長度可在數毫米至負載區長度之間變化。狹槽可具有一致寬度或其寬度可沿狹槽之長度而變。一些實施例可在同一槳中包括狹槽與窗口。

在另一組實施例中，負載區可延伸，使得負載時，負載區之遠端延伸超出晶舟及/或晶圓之末端等於延伸長度之距離。延伸可大於或等於5cm、10cm或20cm。在其他實施例中，負載區之長度可延伸超過5%、7.5%或10%。在許多狀況下，具有延伸之負載區的槳經設計以支撐與本文所述之其他槳相同之負荷。舉例而言，具有延伸之負載區的槳可負載有晶圓之兩個半晶舟或一個長晶舟。已顯示負載區延伸提供改良之熱應力特徵。舉例而言，最大熱應力可降低5%或10%以上。咸信，冷卻後，延伸可有助於使將以其他方式集中於負載區中之熱消散。此可經由高溫晶舟(及晶圓)與支撐晶舟之較快冷卻槳之間的熱梯度之降低(當自爐中移除時)而達成。

可在單一槳中一起使用本文所述之槳特徵的任何組合。舉例而言，槳可包括5cm×5cm方形柄、內部障壁、於負載區中之通道及子通道、一或多個於底壁中之窗口及一或多個於頂壁中之狹槽。在另一實例中，槳可包括具有具平坦、延伸之水平表面之通道的負載區。視特定槳之特定要求而定，可添加、修改或刪除本文所述之此等特徵或其他特徵中之任一者。

使用有限元分析(FEA)，針對已知碳化矽槳以及針對其他設計候選者來評估本文所述之實施例中之一者的設計。在圖9之表中提供此等結果。假定所有槳皆由諸如購自Saint-Gobain Ceramics & Plastics,Inc的CRYSTAR牌再結晶碳化矽之碳化矽陶瓷構造。此材料展現170 MPa之斷裂模數(MOR)及280 GPa之彈性模數(MOE)。各槳具有1093 mm之柄，其中520 mm經夾持。過渡區為254 mm且負載區之長度經量測為1620 mm。此表之第1欄提供各測試槳之ID字母。第2欄描述各設計。第3欄包括各設計之負載區的橫截面輪廓。第4欄描述負載組態。各槳負載有2個各15.3 kg之半晶舟，及替代地，1個重30.6 kg之長晶舟。在第5欄中，計算針對各槳及負載條件之最大應力。在第6欄中，假定在210 MPa下發生嚴重故障，提供所得安全因子。在第7欄中，提供各負荷下各槳之偏斜。在第8欄中，描述各槳之最大應力的位置。

設計A為以件號RC30906-1購自Saint-Gobain Plastics & Ceramics的5 cm柄槳。設計E為以件號RC30936購自Saint-Gobain Plastics & Ceramics的7.5 cm柄槳。設計B為新穎5 cm柄單壁設計，其具有適應方形晶圓之菱形組態的中心通道。設計C為新穎5 cm柄雙壁設計，其經定尺寸以適應市售晶舟及爐。設計D為5 cm柄雙壁設計，其表示本文所述之實施例中之一者。

如自圖9所示之表顯而易見，當使用兩個15.3 kg半晶舟完成分析時，應力結果一般接近當承載單一30.6 kg長晶舟時針對相同槳所獲得之彼等結果。設計C、D及E中之每一者的最大應力結果相當，針對其中每一者得到約4之安全因子(使用210MPa之MOR)。然而，設計D為此等設計中可支撐固持呈菱形組態之方形晶圓之標準晶舟的唯一者。此外，設計D在該組中當負載有兩個半晶舟時提供小於10mm之最低偏斜值，且當負載有單一長晶舟時提供小於11mm之最低偏斜值。當與其他槳設計相比時，設計D之最大應力的位置尤其受關注。計算顯示設計A、B、C及E中之每一者具有處於負載區與過渡區之接合點處的最大應力位置。相反，設計D具有處於接近夾持區(距近端520mm)之柄中的最大應力位置。因此，槳設計A、B、C及E中之最大應力的位置處於經受熱循環及熱應力之區域中。然而，槳設計D中之最大應力的位置處於經受顯著較小熱循環及應力之區域中，使得關於槳之長期完整性有較高置信度。

針對5個不同槳設計完成另一組FEA評估以比較在操作條件下各設計所實現之表面應力。所有設計皆為包含碳化矽之雙壁設計。如圖7所示，槳1包括一通道及一V形子通道。其亦包括位於負載區之底壁中心的熱窗口，該熱窗口具有半徑12.7mm之25.4mm寬及360mm長之尺寸。除槳2在子通道之V部分中包括匙孔形狹槽以外，槳2與槳1類似。狹槽尺寸為15mm×300mm，其在最接近柄之狹槽末端上具有25.4mm直徑孔。槳3包括在頂壁中之實質上平坦通道(無子通道，如圖3b)及如槳1及2中定尺寸之熱窗口。除槳4包括定位於超出經負載晶舟之末端的負載區之100mm延伸以外，槳4與槳3相同。除槳5不包括熱窗口以外，槳5與槳1相同。圖10呈現最大表面應力隨時間之曲線圖。此等結果模擬自750℃爐中瞬間移除(在t=0時)。如自該曲線圖可見，通常在約70與90秒之間實現最大表面應力。三個展現最低應力之槳各包括熱窗口，且展現最大應力之槳無熱窗口。與無延伸之負載區的等效槳相比，包括延伸之負載區的槳具有較低應力。最低應力槳包括熱窗口與負載區延伸。

儘管本文已描述且說明本發明之若干實施例，但一般熟習此項技術者將易於預見用於執行本文所述之功能及/或獲得本文所述之結果及/或一或多種優勢的多種其他構件及/或結構，且該等變化及/或修改中之每一者視為處於本發明之範疇內。更一般而言，熟習此項技術者將易於瞭解本文所述之所有參數、尺寸、材料及組態意欲為例示性的，且實際參數、尺寸、材料及/或組態將取決於本發明之教示所用之特定應用。熟習此項技術者將認識到或能夠僅僅使用常規實驗來確定本文所述之本發明之特定實施例的許多等效物。因此，應瞭解，上述實施例僅作為實例而呈現，且在隨附申請專利範圍及其等效物之範疇內，本發明可不同於特定描述及主張來實施。本發明係針對本文所述之各個別特徵、系統、物品、材料、套組及/或方法。另外，若該等特徵、系統、物品、材料、套組及/或方法不會相互不一致，則兩個或兩個以上該等特徵、系統、物品、材料、套組及/或方法之任何組合包括於本發明之範疇內。

如本文所定義及所用之所有定義應理解為總攬辭典定義、以引用的方式併入之文獻中之定義及/或所定義術語之一般含義。

除非相反地明確指示，否則如本文說明書及申請專利範圍中所用之不定冠詞「一」應理解為意謂「至少一個」。

如本文說明書及申請專利範圍中所用之短語「及/或」應理解為意謂如此連接之元件中之「任一者或兩者」，亦即，在一些狀況下聯合存在且在其他狀況下分開存在之元件。除非相反地明確指示，否則除由「及/或」條項特定鑑別之元件以外，其他元件可視情況存在，無論與彼等特定鑑別之元件相關抑或無關。

本申請案中引用或參考之所有參考文獻、專利及專利申請案及公開案皆以引用的方式全部併入本文中。

100．．．槳

110．．．負載區

112．．．槳之末端

120．．．柄

122．．．底壁/壁

124．．．頂壁

124'．．．直線形水平頂壁

124"．．．連續彎曲形頂壁

126．．．側壁/壁

128．．．側壁/壁

130．．．過渡區

132．．．傾斜表面/傾斜壁

134．．．底表面

136．．．傾斜表面/傾斜壁

140．．．通道

142．．．壁

144．．．壁

146．．．接觸點/槳上表面

148．．．接觸點/槳上表面

150．．．子通道

152．．．平坦水平表面

154．．．平坦水平表面

160．．．連續壁

200．．．經負載晶舟/晶舟

220．．．碳化矽爐

222．．．夾持器

230．．．長晶舟

240．．．晶圓

242．．．晶圓

310．．．槳

322．．．窗口

322a．．．窗口

332．．．壁

332a．．．壁

342．．．牽條

410．．．槳

412．．．狹槽

414．．．匙孔

422．．．壁

A-A．．．線

B-B．．．線

C-C．．．線

圖1為懸臂槳之一實施例的透視圖；

圖2為圖1之槳之柄的端視圖；

圖3a為圖1之槳之負載區的端視圖；

圖3b及圖3c提供不同實施例之負載區的橫截面視圖；

圖4為圖1之槳上之經負載晶舟的端視圖；

圖5為系統之一實施例的等角視圖；

圖6為圖5所示之實施例的側視圖；

圖7為槳之一實施例的等角視圖；

圖8為槳之另一實施例的等角視圖；

圖9為展現測試結果的表；及

圖10為比較來自5個不同槳實施例之應力的曲線圖。

120．．．柄

122．．．底壁/壁

134．．．底表面

310．．．槳

322．．．窗口

322a．．．窗口

332．．．壁

332a．．．壁

342．．．牽條

Claims (49)

1. 一種晶圓槳，其包含：一柄；及一雙壁負載區，其經構造且經配置以支撐複數個晶圓，該負載區具有一包括一頂壁及一底壁之橫截面，其中該頂壁界定一具有為該負載區之高度之至少30%之深度的通道。
2. 如請求項1之晶圓槳，其中該槳包含碳化矽。
3. 如請求項1之晶圓槳，其可在小於20 mm偏斜之情況下懸臂支撐大於30公斤。
4. 如請求項3之晶圓槳，其中該通道包含一實質上U形橫截面。
5. 如請求項3之晶圓槳，其中該通道在橫截面中包含一實質水平部分。
6. 如請求項1之晶圓槳，其中該通道包括一子通道，其係由兩個各自與該負載區之垂直中線成約45°角之相對壁界定，在該兩個相對壁之間產生約90°之角。
7. 如請求項1之晶圓槳，其中該柄之橫截面實質上為方形且具有小於或等於5 cm之高度及寬度。
8. 如請求項1之晶圓槳，其中該柄之橫截面實質上為矩形，且具有小於58 cm² 之橫截面面積。
9. 如請求項1之晶圓槳，其中該負載區可接受呈方形負載組態及呈菱形負載組態之156 mm晶圓。
10. 如請求項1之晶圓槳，其中該通道具有大於20 mm之深 度。
11. 如請求項1之晶圓槳，其中該通道具有大於該負載區之該高度之50%的深度。
12. 如請求項1之晶圓槳，其中該底壁界定至少一個熱窗口。
13. 如請求項1之晶圓槳，其中該頂壁界定至少一個穿過該頂壁之厚度的狹槽。
14. 一種處理一晶圓之方法，其包含：使大於20 kg之晶圓負載於一碳化矽晶圓槳上，該碳化矽晶圓槳具有一5 cm柄且在大於20 kg之負荷下展現小於20 mm之偏斜；使該槳滑入一爐管中；及處理該等晶圓。
15. 如請求項14之方法，其進一步包含在使該等晶圓負載於該槳上之前，使該等晶圓負載於一或多個晶舟上。
16. 如請求項14之方法，其包含將該等晶圓置放於一碳化矽晶圓槳上，該碳化矽晶圓槳在大於30 kg之負荷下展現小於20 mm之偏斜。
17. 如請求項14之方法，其包含將一或多個晶舟置放於一碳化矽晶圓槳上，該碳化矽晶圓槳在大於30 kg之負荷下展現小於15 mm之偏斜。
18. 如請求項14之方法，其中該等晶圓為光電晶圓。
19. 如請求項14之方法，其中該等晶圓係以菱形負載組態負載於一晶舟中。
20. 如請求項14之方法，其中該等晶圓係負載於該槳之一負載區上，且該負載區長度大於1000 mm。
21. 一種懸臂陶瓷晶圓槳，其包含：一雙壁負載區；及一柄，其具有小於56 cm² 之橫截面面積。
22. 如請求項21之陶瓷晶圓槳，其在經受30 kg之經分布負荷時展現小於20 mm之偏斜。
23. 如請求項21之陶瓷晶圓槳，其中該負載區包含碳化矽。
24. 如請求項21之陶瓷晶圓槳，其中該槳具有小於330 GPa之楊氏模數(Young's modulus)。
25. 如請求項21之陶瓷晶圓槳，當該柄之近端520 cm被夾持且該負載區經受均勻分布之30 kg負荷時，該陶瓷晶圓槳具有一處於該柄中之最大應力位置。
26. 如請求項21之陶瓷晶圓槳，其包含一頂壁，該頂壁界定一穿過其之縱向狹槽。
27. 如請求項21之陶瓷晶圓槳，其包含一底壁，該底壁界定至少一個熱窗口。
28. 一種處理一晶圓之方法，其包含：使大於20 kg之半導體晶圓以菱形負載組態負載於一晶圓槳上；使該槳在該負荷下偏斜小於20 mm；使該槳滑入一處理爐管中；及處理該等晶圓。
29. 如請求項27之方法，其包含使大於25 kg之晶圓負載於該 槳上。
30. 如請求項27之方法，其包含使大於30 kg之晶圓負載於該槳上。
31. 如請求項27之方法，其中該等晶圓包含光電晶圓。
32. 一種長度大於2000 mm之懸臂晶圓處理槳，其中當夾持柄且使大於25 kg之負荷遍布該槳之負載區時，該負載區之近端處垂直偏斜小於20 mm。
33. 如請求項31之槳，其中該經分布負荷大於30 kg。
34. 一種晶圓槳，其包含：一柄；及一雙壁負載區，其經構造且經配置以支撐複數個晶圓，該負載區具有一雙壁結構，該雙壁結構包括一頂壁及一底壁，其中該頂壁界定一與該槳之縱向軸實質上對準之狹槽。
35. 如請求項34之槳，其中該槳包含碳化矽。
36. 如請求項34之槳，其中該狹槽為匙孔形。
37. 如請求項34之槳，其中該狹槽位於一由該頂壁界定之通道的中心。
38. 一種晶圓槳，其包含：一柄；及一雙壁負載區，其經構造且經配置以支撐複數個晶圓，該負載區具有一雙壁結構，該雙壁結構包括一頂壁及一底壁，其中該底壁界定至少一個熱窗口。
39. 如請求項38之槳，其包含複數個熱窗口。
40. 如請求項38及39中任一項之槳，其中該槳包含碳化矽。
41. 如請求項38及39中任一項之槳，其中該熱窗口面積大於該底壁面積的10%。
42. 一種不損壞經負載之晶圓槳之結構而插入及移除該槳之方法，該方法包含：將一槳以大於20 kg之矽晶圓負載；將該經負載之槳插入一爐中；及以大於300 mm/min之速率自該爐中移除該經負載之槳，其中該爐處於大於或等於700℃之溫度下。
43. 如請求項42之方法，其中該槳係以大於400 mm/min之速率插入及移除。
44. 如請求項42之方法，其中該槳為一懸臂槳，且沿水平軸移除及插入。
45. 如請求項42至44中任一項之方法，其中該槳包含碳化矽。
46. 如請求項42至44中任一項之方法，其中該槳負載有大於30 kg之光電晶圓。
47. 如請求項42之方法，其進一步包含以大於300 mm/min之速率插入該槳。
48. 一種不損壞經負載之晶圓槳之結構而插入及移除該槳之方法，該方法包含：將一槳以大於20 kg之矽晶圓負載；以大於300 mm/min之速率將該經負載之槳插入一爐中，其中該爐處於大於或等於700℃之溫度下；及 自該爐中移除該負載之槳。
49. 一種用於半導體晶圓製造之裝置，其包含：一碳化矽晶圓槳，其包括一柄及一雙壁負載區；及至少一個長晶舟或兩個半晶舟，其定位於該負載區上，該或該等晶舟支撐複數個半導體晶圓，其中該負載區延伸超出該或該等晶舟之遠端至少50 mm。