TWI719103B - 用於製造半導體之晶圓支撐結構及元件 - Google Patents

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Abstract

本揭露提供一種半導體製造中之晶圓支撐結構，及一種用於製造半導體之元件及方法。根據本揭露內容之一些實施例，半導體製造中之晶圓支撐結構包括透明環及至少兩個臂部。臂部與透明環連接。

Description

用於製造半導體之晶圓支撐結構及 元件
本發明實施例係關於半導體製造系統、元件與方法，尤其是改善熱均勻度的晶圓熱處理系統、元件與方法。
半導體工業已經歷了指數增長。積體電路(諸如微處理器、記憶體及其他高密度元件)具有對於磊晶生長矽晶圓之不斷增加的需要。半導體製造需要對製造製程參數之精確控制以便減小操作及製程變化，且提高晶圓之品質、效能及產量。
在半導體之製造製程中，一個重要步驟為晶圓溫度控制。在製造製程期間於晶圓上之非均勻溫度分佈可在晶圓之不同部分處產生不同的化學反應速率。因此，晶圓上之沉積速率差異可導致不平坦的表面。此不平坦表面可在後續製造製程中導致缺陷，諸如歸因於晶圓之不平坦表面之在微影術製程中的缺陷。
然而，在技術之進階應用中，用於製造半導體之當前元件之效能仍無法令人滿意。因此，不得不連續改良用於製造半導體之元件以便獲得更令人滿意的半導體結構。
本揭露的一態樣是提供一種半導體製造中之晶圓支撐結構，包括一透明環、至少兩個臂部以及第一引腳。至少兩個臂部與透明環連接；第一引腳安置在至少兩個臂部的至少一個與透明環的外表面之間，並且與至少兩個臂部的至少一個及透明環連接。
本揭露的一態樣是提供一種用於製造半導體之元件，包括：晶圓支撐結構、加熱源以及感測器。晶圓支撐結構包含透明環以及至少兩個臂部；至少兩個臂部與透明環連接；且至少兩個臂部的至少一個的至少一部份安置在透明環上方；加熱源安置於鄰近晶圓支撐結構；以及感測器安置在晶圓支撐結構之透明環下方，並且配置以允許經由透明環感測。
本揭露的一態樣是提供一種半導體製造中之晶圓支撐結構，包括：透明環、基座以及至少兩個臂部。基座安置在透明環上，且與透明環分開，並配置以支撐晶片；至少兩個臂部與透明環及基座連接，且至少兩個臂部的至少一個的至少一部份安置在透明環及基座之間。
100:晶圓支撐結構
110:透明環
111:內表面
112:外表面
120:臂部
130:孔
200:晶圓支撐結構
200':晶圓支撐結構
210:透明環
211:內表面
212:外表面
214:下表面
220:第一臂部
221:第一部分
222:第二部分
230:第二臂部
231:第三部分
232:第四部分
240:孔
250:軸
300:晶圓支撐結構
300':晶圓支撐結構
310:透明環
311:內表面
312:外表面
320:第一臂部
321:第一部分
322:第二部分
330:第二臂部
331:第三部分
332:第四部分
340:孔
350:軸
400:晶圓支撐結構
400a:晶圓支撐結構
400b:晶圓支撐結構
410:透明環
411:內表面
412:外表面
420:臂部
430:孔
440:軸
450:第一引腳
460:第二引腳
470:基座
500:晶圓支撐結構
510:透明環
511:內表面
512:外表面
520:臂部
530:軸
540:第一引腳
550:第二引腳
600:元件
610:透明環
611:內表面
612:外表面
620:臂部
630:孔
640:基座
650:加熱源
660:感測器
700:元件
710:透明環
711:內表面
712:外表面
713:上表面
714:下表面
720:第一臂部
721:第一部分
722:第二部分
730:第二臂部
731:第三部分
732:第四部分
740:孔
750:基座
760:加熱源
770:感測器
800:元件
810:透明環
811:內表面
812:外表面
820:臂部
830:孔
840:軸
850:第一引腳
860:第二引腳
870:基座
880:加熱源
890:感測器
1000:晶圓
2000:晶圓
3000:晶圓
A-A':線
B-B':線
C-C':線
D-D':線
H:厚度
L1:虛線
L2:虛線
L3:虛線
S11:操作
S13:操作
W:寬度
當結合隨附圖式閱讀時，自以下詳細描述將最佳地理解本揭露內容之態樣。應注意，根據工業中之標準實務，各特徵並非按比例繪製。事實上，出於論述清晰之目的，可任意增加或減小各種特徵之尺寸。
第1A圖為根據一些實施例之晶圓支撐結構之三維視圖。
第1B圖為根據一些實施例之沿著第1A圖中之線A-A'的截面圖。
第2A圖為根據一些實施例之晶圓支撐結構之三維視圖。
第2B圖為根據一些實施例之沿著第2A圖中之線B-B'的截面圖。
第2C圖為根據一些實施例之晶圓支撐結構之截面圖。
第3A圖為根據一些實施例之晶圓支撐結構之三維視圖。
第3B圖為根據一些實施例之沿著第3A圖中之線C-C'的截面圖。
第3C圖為根據一些實施例之晶圓支撐結構之截面圖。
第4A圖為根據一些實施例之晶圓支撐結構之三維視圖。
第4B圖為根據一些實施例之沿著第4A圖中之線D-D'的截面圖。
第4C圖為根據一些實施例之晶圓支撐結構之截面圖。
第4D圖為根據一些實施例之晶圓支撐結構之截面圖。
第5A圖為根據一些實施例之晶圓支撐結構之三維視圖。
第5B圖為根據一些實施例之晶圓支撐結構之俯視圖。
第6圖為根據一些實施例之元件之截面圖。
第7圖為根據一些實施例之元件之截面圖。
第8圖為根據一些實施例之元件之截面圖。
第9圖為根據一些實施例之用於製造半導體之方法的流程圖。
以下揭露內容提供許多不同實施例或實例用於實施所提供之標的之不同特徵。下文描述元件及佈置之特定實例以簡化本揭露內容。當然，此等實例僅為實例且並不意欲為限制性。舉例而言，在以下描述中於第二特徵上方或第二特徵上形成第一特徵可包括以直接接觸形成第一特徵及第二特徵的實施例；且亦可包括可在第一特徵與第二特徵之間形成額外特徵，以使得第一特徵與第二特徵可不直接接觸的實施例。另外，本揭露內容可在各種實例中重複元件符號及/或字母。此重複係出於簡明性及清晰之目的，且本身並不指示所論述之各種實施例及/或配置之間的關係。
此外，為便於描述，本文可使用諸如「之下」、「下方」、「下部」、「上方」、「上部」及類似者之空間相對性術語來描述圖式中所說明之一個元件或特徵與另一元件(或多個元件)或特徵(或多個特徵)之關係。除了圖 式中所描繪之定向外，空間相對性術語意欲包含在使用或操作中之元件之不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或其他定向)且因此可同樣地解釋本文所使用之空間相對性描述詞。
如前所述，可藉由在製造製程(尤其對於磊晶生長製程)期間精確控制溫度來改良晶圓之均勻性。尤其，當在晶圓上沉積磊晶層時，磊晶生長晶圓之溫度對於晶圓之均勻性至關重要。因此，晶圓溫度控制對於製造半導體結構而言至關重要，特別是在磊晶生長製程期間。磊晶生長晶圓上之非均勻溫度分佈可在磊晶生長晶圓之不同部分處產生不同的沉積速率，且可導致在磊晶生長晶圓上之不平坦表面，其可導致在後續製造製程中之缺陷。
為了精確控制晶圓之溫度，晶圓溫度之偵測為用於製造半導體之決定性因素。在磊晶生長製程期間，在不造成干擾的情況下偵測晶圓溫度變得愈來愈具有挑戰性。因此，需要不斷地改良可在不造成干擾的情況下精確偵測晶圓溫度之用於製造半導體之元件。
為了解決上述問題，本揭露內容提供包括晶圓支撐結構之元件，及用於製造半導體之方法。晶圓支撐結構包括透明環，此透明環有益於在製造製程(尤其是磊晶生長製程)期間精確控制晶圓溫度。因此，本揭露內容之元件可改良晶圓溫度控制之問題。
請參考第1A圖及第1B圖。第1A圖為根據一些實施例之晶圓支撐結構100之三維視圖。第1B圖為根據一些實施例之沿著第1A圖中之線A-A'的截面圖。
第1A圖及第1B圖圖示半導體製造中之晶圓支撐結構100，此晶圓支撐結構可在磊晶生長製程期間支撐及旋轉晶圓。晶圓支撐結構100包括透明環110及至少兩個臂部120，臂部120個別地與透明環110之相對側面連接，如第1A圖及第1B圖中所示。應注意，出於簡明性及清晰之目的，已省略結構中之一些結構。在一些實施例中，透明環110具有由透明環110之內表面111及外表面112界定之寬度W。根據一些實施例，臂部120與透明環110之外表面112之一部分接觸，且孔130在透明環110之中心區域中且由透明環110之內表面111環繞。透明環110之內表面111與外表面112之間的區域可界定用於穿過透明環110之感測器之讀取路徑，且其將在第6圖中更詳細地論述。
在一些實施例中，透明環110係由高透射率材料(例如石英)製成。另外，臂部120之材料可為高透射率材料，例如，石英。根據一些實施例，透明環110具有由透明環110之上表面及下表面界定之恆定厚度H，如第1A圖及第1B圖中所示。因此，根據一些實施例，透明環110具有平坦表面。透明環110之厚度H可為約0.1cm至約10cm。
參考第2A圖，第2A圖為根據一些實施例之晶圓支撐結構200之三維視圖。
第2A圖圖示半導體製造中之晶圓支撐結構200，此晶圓支撐結構可在磊晶生長製程期間支撐及旋轉晶圓。晶圓支撐結構200包括透明環210及爪，此爪包括第一臂部220及第二臂部230，如第2A圖中所示。應注意，出於簡明性及清晰之目的，已省略結構中之一些結構。在一些實施例中，透明環210插入在爪之第一臂部220及第二臂部230中，且第一臂部220及第二臂部230在中心點處連接。透明環210可與中心點之投影同中心。另外，透明環210具有由透明環210之內表面211及外表面212界定之寬度W，如第2A圖中所示。根據一些實施例，孔240在透明環210之中心區域中且由透明環210之內表面211環繞。在透明環210之內表面211與外表面212之間的區域可界定用於穿過透明環210之感測器之讀取路徑，且其將在第7圖中更詳細地論述。
在第2B圖中繼續，第2B圖為根據一些實施例之沿著第2A圖中之線B-B'的截面圖。
在一些實施例中，透明環210具有由透明環210之上表面213及下表面214界定之恆定厚度H。因此，根據一些實施例，透明環210具有平坦表面。如第2B圖中所示，第一臂部220具有第一部分221及第二部分222，且第二臂部230具有第三部分231及第四部分232。尤其，第一臂部220之第一部分221及第二部分222沿著一條線對準，且第二臂部230之第三部分231及第四部分232沿著另一條線對準。舉例而言，第一臂部220之第一部分221及第二臂部230 之第三部分231與透明環210之上表面213之一部分接觸；第一臂部220之第二部分222及第二臂部230之第四部分232彼此連接且與透明環210之下表面214之一部分接觸。在一些實施例中，透明環210及包括第一臂部220及第二臂部230之爪係由例如石英之高透射率材料製成。透明環210之厚度H可為約0.1cm至約10cm。
現參考第2C圖。第2C圖為根據一些實施例之晶圓支撐結構200'之截面圖。
第2C圖圖示晶圓支撐結構200'包括：透明環210；爪，包括第一臂部220及第二臂部230；及軸250。在一些實施例中，透明環210插入在爪之第一臂部220及第二臂部230中，且第一臂部220及第二臂部230在中心點處連接。透明環210可與中心點之投影同中心。軸250在爪之中心點處與第一臂部220及第二臂部230連接，如第2C圖中所示。
根據一些實施例，晶圓支撐結構200'與晶圓支撐結構200之間的差異為晶圓支撐結構200'進一步包括軸250，此軸在中心點處與爪連接。軸250之材料可為高透射率材料，例如石英。第2C圖中之其他細節可參考第2A圖及第2B圖中之對應物之描述，且因此不在本文中重複。
請參考第3A圖。第3A圖為根據一些實施例之晶圓支撐結構300之三維視圖。
第3A圖圖示半導體製造中之晶圓支撐結構300，此晶圓支撐結構可在磊晶生長製程期間支撐及旋轉晶 圓。晶圓支撐結構300包括透明環310及爪，此爪包括第一臂部320及第二臂部330，如第3A圖中所示。應注意，出於簡明性及清晰之目的，已省略結構中之一些結構。在一些實施例中，透明環310插入在爪之第一臂部320及第二臂部330中，且第一臂部320與第二臂部330在中心點處連接。透明環310可與中心點之投影同中心。如第3A圖中所示，透明環310具有由透明環310之上表面及下表面界定之恆定厚度H。因此，根據一些實施例，透明環310具有平坦表面。透明環310之厚度H可為約0.1cm至約10cm。
隨後，參考第3B圖。第3B圖為根據一些實施例之沿著第3A圖中之線C-C'的截面圖。
在一些實施例中，透明環310具有由透明環310之內表面311及外表面312界定之寬度W，如第3B圖中所示。根據一些實施例，孔340在透明環310之中心區域中且由透明環310之內表面311環繞。如第3B圖中所示，第一臂部320具有第一部分321及第二部分322，且第二臂部330具有第三部分331及第四部分332。舉例而言，第一臂部320之第一部分321及第二臂部330之第三部分331與透明環310之外表面312之一部分接觸；第一臂部320之第二部分322與第二臂部330之第四部分332彼此連接且與透明環310之內表面311之一部分接觸。
在透明環310之內表面311與外表面312之間的區域可界定用於穿過透明環310之感測器之讀取路徑，且其將在第8圖中更詳細地論述。在一些實施例中，透明環310 係由高透射率材料(例如石英)製成。此外，包括第一臂部320及第二臂部330之爪之材料可為高透射率材料，例如石英。
參考第3C圖，第3C圖為根據一些實施例之晶圓支撐結構300'之截面圖。
第3C圖圖示晶圓支撐結構300'包括：透明環310；爪，包括第一臂部320及第二臂部330；及軸350。在一些實施例中，透明環310插入在爪之第一臂部320及第二臂部330中，且第一臂部320與第二臂部330在中心點處連接。透明環310可與中心點之投影同中心。軸350在爪之中心點處與第一臂部320及第二臂部330連接，如第3C圖中所示。
根據一些實施例，第3C圖中之晶圓支撐結構300'與第3B圖中之晶圓支撐結構300之間的差異為晶圓支撐結構300'進一步包括軸350，此軸與爪在中心點處連接。軸350之材料可為高透射率材料，例如石英。第3C圖中之其他細節可參考第3A圖及第3B圖中之對應物之描述，且因此不在本文中重複。
請參考第4A圖及第4B圖。第4A圖為根據一些實施例之晶圓支撐結構400之三維視圖。第4B圖為根據一些實施例之沿著第4A圖中之線D-D'的截面圖。
第4A圖及第4B圖圖示半導體製造中之晶圓支撐結構400，此晶圓支撐結構可在磊晶生長製程期間支撐及旋轉晶圓。在一些實施例中，晶圓支撐結構400包括透明環 410、至少兩個臂部420及軸440，透明環410具有內表面411及外表面412。應注意，出於簡明性及清晰之目的，已省略結構中之一些結構。如第4A圖及第4B圖中所示，臂部420與透明環410之外表面412之一部分接觸，且軸440與透明環410之內表面411之一部分接觸。詳言之，但非限制性地，軸440為Y形或柱形。如第4A圖及第4B圖中所示，軸440為Y形。根據一些實施例，孔430在透明環410之中心區域中且由透明環410之內表面411環繞。
在一些實施例中，透明環410具有由透明環410之內表面411及外表面412界定之寬度W，如第4A圖及第4B圖中所示。在透明環410之內表面411與外表面412之間的區域可界定用於穿過透明環410之感測器之讀取路徑，且其將在第8圖中更詳細地論述。
在一些實施例中，透明環410係由高透射率材料(例如石英)製成。另外，臂部420之材料可為高透射率材料，例如石英。根據一些實施例，透明環410具有由透明環410之上表面及下表面界定之恆定厚度H，如第4A圖及第4B圖中所示。因此，根據一些實施例，透明環410具有平坦表面。透明環410之厚度H可為約0.1cm至約10cm。
隨後，請參考第4C圖。第4C圖為根據一些實施例之晶圓支撐結構400a之截面圖。
第4C圖圖示晶圓支撐結構400a包括透明環410、至少兩個臂部420、至少兩個第一引腳450、至少兩個第二引腳460及軸440，透明環410具有內表面411及外表 面412。在一些實施例中，透明環410經由拳頭狀引腳與臂部420連接，此等拳頭狀引腳與透明環410之外表面412及臂部420接觸。換言之，第一引腳450中之每一者均安置在各臂部420與透明環410之外表面412之間，且與各臂部420及透明環410連接，如第4C圖中所示。此外，根據一些實施例，透明環410經由第二引腳460與軸440連接，此等第二引腳460與透明環410之內表面411及軸440接觸。換言之，第二引腳460中之每一者均安置在軸440與透明環410之內表面411之間，且與軸440及透明環410連接，如第4C圖中所示。
根據一些實施例，在第4C圖中之晶圓支撐結構400a與第4B圖中之晶圓支撐結構400之間的差異為晶圓支撐結構400a進一步包括第一引腳450及第二引腳460，第一引腳450與臂部420及透明環410連接，且第二引腳460與軸440及透明環410連接。第一引腳450及第二引腳460之材料可為高透射率材料，例如石英。第4C圖中之其他細節可參考第4A圖及第4B圖中之對應物之描述，因此不在本文中重複。
在第4D圖中繼續，第4D圖為根據一些實施例之晶圓支撐結構400b之截面圖。
第4D圖圖示晶圓支撐結構400b包括透明環410、至少兩個臂部420、至少兩個第一引腳450、至少兩個第二引腳460、軸440及基座470。在一些實施例中，透明環410經由拳頭狀引腳450與臂部420連接，此等拳頭狀 引腳450與透明環410之外表面412及臂部420接觸。此外，根據一些實施例，透明環410經由第二引腳460與軸440連接，此等第二引腳460與透明環410之內表面411及軸440接觸。在一些實施例中，基座470經安置在臂部420及透明環410之上。詳言之，但非限制性地，基座470安裝在臂部420上且與透明環410水平。
根據一些實施例，在第4D圖中之晶圓支撐結構400b與第4C圖中之晶圓支撐結構400a之間的差異為晶圓支撐結構400b進一步包括基座470，此基座安裝在臂部420上且機械支撐用於磊晶生長之晶圓。基座470可由透明材料(諸如石英)或非透明材料(諸如碳化矽、具有碳化矽塗層之石墨及其類似者)製成。第4D圖中之其他細節可參考第4A圖至第4C圖中之對應物之描述，且因此不在本文中重複。
請參考第5A圖及第5B圖。第5A圖為根據一些實施例之晶圓支撐結構500之三維視圖。第5B圖為根據一些實施例之晶圓支撐結構500之俯視圖。
第5A圖及第5B圖圖示半導體製造中之晶圓支撐結構500，此晶圓支撐結構可在磊晶生長製程期間支撐及旋轉晶圓。如第5A圖及第5B圖中所示，晶圓支撐結構400包括透明環510、六個臂部520、軸530、六個第一引腳540及六個第二引腳550，透明環510具有內表面511及外表面512。應注意，出於簡明性及清晰之目的，已省略結構中之一些結構。在一些實施例中，六個臂部520環繞透明環510， 且經由六個第一引腳540與透明環510連接，此六個第一引腳與透明環510之外表面512及臂部520接觸。此外，根據如第5A圖及第5B圖中所示之一實施例，軸530為爪形且具有六個分支。在一些實施例中，軸530之六個分支經由六個第二引腳550與透明環510連接，此六個第二引腳550個別地與軸530之各分支接觸且與透明環510之內表面511接觸。
在一些實施例中，透明環510具有由透明環510之內表面511及外表面512界定之寬度W，如第5A圖及第5B圖中所示。在透明環510之內表面511與外表面512之間的區域可界定用於穿過透明環510之感測器之讀取路徑，且其將在第8圖中更詳細地論述。
在一些實施例中，透明環510係由高透射率材料(例如石英)製成。另外，臂部520之材料可為高透射率材料，例如石英。根據一些實施例，透明環510具有由透明環510之上表面及下表面界定之恆定厚度H，如第5A圖及第5B圖中所示。因此，根據一些實施例，透明環510具有平坦表面。透明環510之厚度H可為約0.1cm至約10cm。
請參考第6圖。第6圖為根據一些實施例之元件600之截面圖。
第6圖圖示用於製造半導體之元件600包括晶圓支撐結構、加熱源650及感測器660，晶圓支撐結構包括透明環610、至少兩個臂部620及基座640。更詳細地，可藉由使用電阻加熱器、射頻感應加熱器、燈、燈排、其類似 者或其組合來實施加熱源650。舉例而言，可藉由使用兩個燈排，即上部燈排及下部燈排來實施加熱源650。另外，根據一些實施例，感測器660為溫度感測器。應注意，出於簡明性及清晰之目的，已省略結構中之一些結構。在一些實施例中，臂部620與透明環610連接，基座640安裝在臂部620上且安置在透明環610之上，加熱源650臨近晶圓支撐結構安置，且感測器660安置在晶圓支撐結構之透明環610下方且經配置以允許經由透明環610感測。
根據一些實施例，上面安裝臂部620之軌道(未顯示)經安置在晶圓支撐結構下方。根據一些實施例，在磊晶生長製程期間，臂部620可沿著軌道之路徑使置放在晶圓支撐結構上之晶圓旋轉。
在一些實施例中，感測器660用於藉由紅外線輻射感測在基座640上之晶圓1000之溫度信號。更詳細地，透明環610在基座640與感測器660之間，以使得來自晶圓1000之紅外線輻射可穿過透明環610(由虛線L1指示)且由感測器660偵測，如第6圖中所示。
另外，透明環610具有由透明環610之內表面611及外表面612界定之寬度W。詳言之，但非限制性地，根據一些實施例，臂部620個別地與透明環610之相對側面連接，且與透明環610之外表面612接觸。此外，第6圖中所示之加熱源650之上部燈排及下部燈排單獨地安置在晶圓支撐結構上方及下方，且用於加熱安置在基座640上之晶圓1000。因此，晶圓1000之頂側係藉由來自加熱源650之上 部燈排之輻射熱傳送加熱。晶圓1000之背側係藉由來自經加熱之基座640之傳導熱傳送加熱，此經加熱之基座640係藉由來自加熱源650之下部燈排之輻射熱傳送加熱。
加熱源650及感測器660之配置僅為實例。熟習此項技術者將認識到許多變化、替代及修改。
此外，使用基座640以機械支撐晶圓1000，且幫助保護晶圓1000之背側以便確保晶圓1000之均勻加熱。在其他實施例中，元件600之晶圓支撐結構不包括基座640以使得晶圓1000經安置在臂部620上。根據此等實施例，晶圓1000之背側係直接藉由來自加熱源650之下部燈排之輻射熱傳送加熱。
更詳細地，透明環610與基座640及晶圓1000水平。另外，透明環610為平臺，其具有恆定厚度H及平坦表面，以使得經由透明環610自加熱源650之下部燈排傳送之輻射熱可均勻地加熱晶圓1000之背側。此外，具有平坦表面及恆定厚度之透明環610可減小來自加熱源650之下部燈排對晶圓1000之聚焦或散射效應。
詳言之，但非限制性地，感測器660可為高溫計，其用於經由透明環610之內表面611至外表面612之區域接收自晶圓1000發射之紅外線輻射(由虛線L1指示)。
在一些實施例中，孔630在透明環610之中心區域中且由透明環610之內表面611環繞。根據此等實施例，由於孔630存在於透明環610之中心區域中，透明環610之水平區域小於圓形平臺。因此，包括透明環610之晶圓支撐 結構可防止磊晶薄膜(例如，矽薄膜)在磊晶生長製程期間由於透明環610之較小水平區域而沉積在其上，以使得來自晶圓1000之紅外線輻射可穿過透明環610之內表面611與外表面612之間的區域(由虛線L1指示)且由感測器660精確地偵測。
在一些實施例中，由於透明環610具有平坦表面及恆定厚度H，可容易地大量生產透明環610。第6圖中之其他細節可參考第1A圖及第1B圖中之對應物之描述，因此不在本文中重複。
請參考第7圖。第7圖為根據一些實施例之元件700之截面圖。
第7圖圖示用於製造半導體之元件700包括晶圓支撐結構、加熱源760及感測器770，晶圓支撐結構包括透明環710、包括至少兩個臂部(即第一臂部720及第二臂部730)之爪及基座750。更詳細地，可藉由使用電阻加熱器、射頻感應加熱器、燈、燈排、其類似者或其組合來實施加熱源760。舉例而言，可藉由使用兩個燈排(即上部燈排及下部燈排)來實施加熱源760。另外，根據一些實施例，感測器770為溫度感測器。應注意，出於簡明性及清晰之目的，已省略結構中之一些結構。
在一些實施例中，透明環710具有恆定厚度H，其係由透明環710之上表面713及下表面714界定。如第7圖中所示，第一臂部720具有第一部分721及第二部分722，且第二臂部730具有第三部分731及第四部分732。特定而 言，第一臂部720之第一部分721及第二部分722沿著一條線對準，且第二臂部730之第三部分731及第四部分732沿著另一條線對準。舉例而言，第一臂部720之第一部分721及第二臂部730之第三部分731與透明環710之上表面713之一部分接觸；第一臂部720之第二部分722及第二臂部730之第四部分732彼此連接且與透明環710之下表面714之一部分接觸。根據一些實施例，基座750安裝在第一臂部720之第一部分721及第二臂部730之第三部分731上，且經安置在透明環710上。另外，加熱源760臨近晶圓支撐結構安置，且感測器770安置在晶圓支撐結構之透明環710下方且經配置以允許經由透明環710感測。
根據一些實施例，第一臂部720與第二臂部730之連接部分在磊晶生長製程期間用於作為旋轉之支點。
在一些實施例中，感測器770用於藉由紅外線輻射感測在基座750上之晶圓2000之溫度信號。更詳細地，透明環710在基座750與感測器770之間，以使得來自晶圓2000之紅外線輻射可穿過透明環710(由虛線L2指示)且由感測器770偵測，如第7圖中所示。
另外，第7圖中所示之加熱源760之上部燈排及下部燈排分別地安置在晶圓支撐結構上方及下方，且用於加熱安置在基座750上之晶圓2000。因此，晶圓2000之頂側係藉由來自加熱源760之上部燈排之輻射熱傳送加熱。晶圓2000之背側係藉由來自經加熱基座750之傳導熱傳送加 熱，此經加熱基座750係藉由來自加熱源760之下部燈排之輻射熱傳送加熱。
加熱源760及感測器770之配置僅為實例。熟習此項技術者將認識到許多變化、替代及修改。
此外，使用基座750以機械支撐晶圓2000，且基座750幫助保護晶圓2000之背側以便確保晶圓2000之均勻加熱。在其他實施例中，元件700之晶圓支撐結構不包括基座750，以使得晶圓2000安置在第一臂部720之第一部分721及第二臂部730之第三部分731上。根據此等實施例，晶圓2000之背側係直接藉由來自加熱源760之下部燈排之輻射熱傳送加熱。
更詳細地，透明環710與基座750及晶圓2000水平。另外，透明環710為平臺，其具有恆定厚度H及平坦表面，以使得經由透明環710來自加熱源760之下部燈排之輻射熱傳送可均勻地加熱晶圓2000之背側。此外，具有平坦表面及恆定厚度之透明環710可減小自加熱源760之下部燈排對晶圓2000之聚焦或散射效應。
詳言之，但非限制性地，感測器770可為高溫計，其用於經由透明環710之內表面711與外表面712之間的區域接收自晶圓2000發射之紅外線輻射(由虛線L2指示)。
在一些實施例中，孔740在透明環710之中心區域中且由透明環710之內表面711環繞。根據此等實施例，由於孔740存在於透明環710之中心區域中，因此透明環 710之水平區域小於圓形平臺。因此，包括透明環710之晶圓支撐結構可防止磊晶薄膜(例如矽薄膜)在磊晶生長製程期間由於透明環710之較小水平區域而沉積在其上，以使得來自晶圓2000之紅外線輻射可穿過在透明環710之內表面711與外表面712之間的區域(由虛線L2指示)且由感測器770精確地偵測。
在一些實施例中，由於透明環710具有平坦表面及恆定厚度H，可容易地大量生產透明環710。第7圖中之其他細節可參考第2A圖及第2B圖中之對應物之描述，因此不在本文中重複。
請參考第8圖。第8圖為根據一些實施例之元件800之截面圖。
第8圖圖示用於製造半導體之元件800包括晶圓支撐結構、加熱源880及感測器890，晶圓支撐結構包括透明環810、至少兩個臂部820、至少兩個第一引腳850、至少兩個第二引腳860、軸840及基座870。更詳細地，可藉由使用電阻加熱器、射頻感應加熱器、燈、燈排、其類似者或其組合來實施加熱源880。舉例而言，可藉由使用兩個燈排(即上部燈排及下部燈排)來實施加熱源880。另外，根據一些實施例，感測器890為溫度感測器。應注意，出於簡明性及清晰之目的，已省略結構中之一些結構。
在一些實施例中，臂部820經由第一引腳850與透明環810連接，透明環810經由第二引腳860與軸840連接，基座870安裝在臂部820上且安置在透明環810上， 加熱源880臨近晶圓支撐結構安置，且感測器890安置在透明環810及基座870下方且經配置以允許經由透明環810感測。根據一些實施例，軸840之底部用作在磊晶生長製程期間用於旋轉之支點。
在一些實施例中，感測器890用於藉由紅外線輻射感測在基座870上之晶圓3000之溫度信號。更詳細地，透明環810在基座870與感測器890之間，以使得來自晶圓3000之紅外線輻射可穿過透明環810(由虛線L3指示)且由感測器890偵測，如第8圖中所示。
另外，透明環810具有寬度W，此寬度係由透明環810之內表面811至外表面812界定。詳言之，但非限制性地，第一引腳850中之每一者均安置在各臂部820與透明環810之外表面812之間，且將各臂部820與透明環810連接。此外，根據一些實施例，第二引腳860中之每一者均安置在軸840與透明環810之內表面811之間，且將軸840與透明環810連接。
在一些實施例中，第8圖中所示之加熱源880之上部燈排及下部燈排分別地安置在晶圓支撐結構上方及下方，且用於加熱安置在基座870上之晶圓3000。因此，晶圓3000之頂側係藉由來自加熱源880之上部燈排之輻射熱傳送加熱。晶圓3000之背側係藉由來自經加熱基座870之傳導熱傳送加熱，此經加熱基座870係藉由來自加熱源880之下部燈排之輻射熱傳送加熱。
加熱源880及感測器890之配置僅為實例。熟習此項技術者將認識到許多變化、替代及修改。
此外，使用基座870以機械支撐晶圓3000，且基座870幫助保護晶圓3000之背側以便確保晶圓3000之均勻加熱。在其他實施例中，元件800之晶圓支撐結構不包括基座870，以使得晶圓3000經安置在臂部820上。根據此等實施例，晶圓3000之背側係直接藉由來自加熱源880之下部燈排之輻射熱傳送加熱。
更詳細地，透明環810與基座870及晶圓3000水平。另外，透明環810為平臺，其具有恆定厚度H及平坦表面，以使得經由透明環810來自加熱源880之下部燈排之輻射熱傳送可均勻地加熱晶圓3000之背側。此外，具有平坦表面及恆定厚度之透明環810可減小自加熱源880之下部燈排對晶圓3000之聚焦或散射效應。
舉例而言，感測器660為高溫計，其用於經由透明環810之內表面811至外表面812之區域接收自晶圓3000發射之紅外線輻射(由虛線L3指示)。
在一些實施例中，孔830在透明環810之中心區域中且由透明環810之內表面811環繞。根據此等實施例，由於孔830存在於透明環810之中心區域中，因此透明環810之水平區域小於圓形平臺。因此，包括透明環810之晶圓支撐結構可防止磊晶薄膜(例如矽薄膜)在磊晶生長製程期間由於透明環810之較小水平區域而沉積在其上，以使得來自晶圓3000之紅外線輻射可穿過在透明環810之內表面 811與外表面812之間的區域(由虛線L3指示)且由感測器890精確地偵測。
在一些實施例中，由於透明環810具有平坦表面及恆定厚度H，可容易地大量生產透明環810。第8圖中之其他細節可參考第4A圖至第4D圖中之對應物之描述，因此不在本文中重複。
請參考第9圖。第9圖為圖示根據一些實施例之用於製造半導體之方法的流程圖。
在一些實施例中，本揭露內容提供用於製造半導體之方法。參考第9圖，方法包括將晶圓置放在具有透明環之晶圓支撐結構上(S11)，及經由透明環感測來自晶圓之信號(S13)。
參考第9圖，方法在操作S11開始，將晶圓置放在具有透明環之晶圓支撐結構上。在一些實施例中，晶圓支撐結構可為第1A圖至第5B圖中之晶圓支撐結構中之一者。第1A圖至第5B圖中之晶圓支撐結構之細節可參考第1A圖至第5B圖中之對應物之描述，且因此不在本文中重複。更詳細地，晶圓可置放在晶圓支撐結構之基座或至少兩個臂部上，且晶圓可在磊晶生長製程期間藉由晶圓支撐結構旋轉。
仍參考第9圖，方法繼續至操作S13，經由透明環自晶圓感測信號。在一些實施例中，感測信號為感測晶圓之溫度信號。
詳言之，信號可為(但不限於)紅外線輻射。在一些實施例中，感測信號為藉由來自晶圓之紅外線輻射感測溫度信號。第6圖至第8圖中所示之感測器安置在透明環及基座下方。
在一些實施例中，第6圖至第8圖中所示之透明環在基座與感測器之間。在此等實施例中，來自晶圓之信號(例如，紅外線輻射)僅僅可穿過透明環之內表面與外表面之間的區域以便藉由感測器精確地偵測。
在本揭露內容之一些實施例中，用於製造半導體之方法進一步包括加熱晶圓。如第6圖至第8圖中所示，可藉由使用兩個燈排(即上部燈排及下部燈排)實施加熱源，且加熱源臨近晶圓支撐結構安置。
在一些實施例中，加熱源之上部燈排及下部燈排分別地安置在晶圓支撐結構上方及下方，且用於加熱安置在晶圓支撐結構上之晶圓。更詳細地，第1A圖至第8圖中所示之晶圓支撐結構之透明環為平臺，其具有恆定厚度及平坦表面，以使得經由透明環來自加熱源之下部燈排之輻射熱傳送可均勻地加熱晶圓之背側。因此，具有平坦表面及恆定厚度之透明環可減小自加熱源之下部燈排對晶圓之聚焦或散射效應。
在本揭露內容之其他實施例中，用於製造半導體之方法進一步包括調節晶圓之加熱。換言之，第6圖至第8圖中所示之加熱源之輸出係在感測晶圓之溫度信號之後經調節。如開頭所提及，應注意，晶圓溫度控制對於製造半 導體結構至關重要，尤其是在磊晶生長製程期間。可包括第1A圖至第5B圖中所示之晶圓支撐結構的第6圖至第8圖中所示之元件可藉由感測器精確地偵測晶圓之溫度，以使得可達成更精確的演算法。因此，可在半導體製造製程期間執行晶圓溫度之精確控制。
上文論述之本揭露內容之實施例具有優於現有結構及方法之優點。本揭露內容之第6圖至第8圖中所示之元件包括第1A圖至第5B圖中所示之晶圓支撐結構，此晶圓支撐結構可均勻地加熱晶圓，且在半導體製造(例如，磊晶生長製程)期間精確地偵測及控制晶圓之溫度。由於晶圓支撐結構之透明環為具有恆定厚度及平坦表面且與晶圓水平之平臺，因此經由透明環來自元件之加熱源之下部燈排之輻射熱傳送可均勻地加熱晶圓。因此，其可減小自加熱源之下部燈排至晶圓之聚焦或散射效應。
此外，孔存在於透明環之中心區域中，以使得透明環可防止磊晶薄膜在磊晶生長製程期間由於透明環之較小水平區域而沉積在其上。因此，來自晶圓之信號(例如紅外線輻射)僅僅可穿過透明環之內表面與外表面之間的區域而不產生任何干擾，以便藉由感測器精確地偵測。由於可精確地偵測晶圓之溫度，因此可達成更精確的演算法。因此，可在磊晶生長製程期間執行晶圓溫度之精確控制以便減小操作及製程變化且改良磊晶生長晶圓之品質、效能及產量。
因此，包括在半導體製造製程期間的本揭露內容之晶圓支撐結構之元件的使用，且晶圓溫度控制之問題從而得到改良。
根據本揭露內容之一些實施例，半導體製造中之晶圓支撐結構包括透明環及至少兩個臂部。臂部與透明環連接。
根據本揭露內容之其他實施例，用於製造半導體之元件包括晶圓支撐結構、加熱源及感測器。晶圓支撐結構具有透明環。加熱源臨近晶圓支撐結構安置。感測器安置在晶圓支撐結構之透明環下方且經配置以允許經由透明環感測。
根據本揭露內容之另一實施例，用於製造半導體之方法包括以下步驟。將晶圓置放在具有透明環之晶圓支撐結構上。經由透明環自晶圓感測信號。
前述內容概述若干實施例之特徵以使得熟習此項技術者可較佳地理解本揭露內容之態樣。熟習此項技術者應理解，其可容易地使用本揭露內容作為設計或修改其他製程及結構之基礎，此等其他製程及結構用於進行本文中所介紹之實施例之相同目的及/或達成相同優點。熟習此項技術者應同時意識到，此等等效構造不偏離本揭露內容之精神及範疇，且其可在本文中進行各種變化、替代及修飾而不偏離本揭露內容之精神及範疇。
400:晶圓支撐結構
410:透明環
411:內表面
412:外表面
420:臂部
430:孔
440:軸
D-D':線
H:厚度
W:寬度

Claims (8)

  1. 一種半導體製造中之晶圓支撐結構，包括：一透明環；至少兩個臂部，與該透明環連接；以及一第一引腳，安置在該至少兩個臂部的至少一個與該透明環的一外表面之間，並且與該至少兩個臂部的至少一個及該透明環連接，其中該透明環插入在該至少兩個臂部中，且該至少兩個臂部在一中心點處連接，並且該透明環與該中心點同心。
  2. 如請求項1所述的結構，更包括：一軸，與該至少二個臂部於該中心點連接。
  3. 如請求項1所述的結構，其中該透明環具有由該透明環的一內表面及該外表面界定之一寬度。
  4. 如請求項1所述的結構，更包括：一基座安裝在該至少兩個臂部上以及設置在該透明環上。
  5. 一種用於製造半導體之元件，包括：一晶圓支撐結構，包括：一透明環； 至少兩個臂部，與該透明環連接，其中該至少兩個臂部的至少一個的至少一部份安置在該透明環上方；一軸，安置在該透明環下方並且與該透明環連接；以及一引腳，安置在該軸及該透明環之間，並且與該軸及該透明環連接；一加熱源，安置在鄰近該晶圓支撐結構；以及一感測器，安置在該晶圓支撐結構之該透明環下方，並且配置以允許經由該透明環感測。
  6. 如請求項5所述的元件，更包括：一基座，安置在該至少兩個臂部及該透明環上方。
  7. 一種半導體製造中之晶圓支撐結構，包括：一透明環；一基座，安置在該透明環上，與該透明環分開，並配置以支撐一晶片；以及至少兩個臂部，與該透明環及該基座連接，其中該至少兩個臂部的至少一個的至少一部份安置在該透明環及該基座之間，且該至少兩個臂部的至少一個包括：一第一臂部具有一第一部分及一第二部分，其中該第一部份與該透明環的一上表面接觸，以及該第二部分與該透明環的一下表面接觸。
  8. 如請求項7所述的結構，更包括：一軸，安置在該透明環下方並且與該透明環連接；以及一引腳，安置在該軸及該透明環之間，並且與該軸及該透明環連接。
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