TWM539150U - 晶圓承載盤 - Google Patents

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TWM539150U
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林塘棋
范俊一
林嫚萱
徐文慶
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環球晶圓股份有限公司
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Description

晶圓承載盤
本新型創作是有關於一種承載盤，且特別是有關於一種晶圓承載盤。
一般而言，在被使用於半導體製造工程之磊晶成長的化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition，CVD)裝置中，是使用在晶圓下方具備有熱源和旋轉機構，並且能夠從上方供給均一的製程氣體的背面加熱方式。
而為了能夠均勻地在晶圓上成膜，一般而言會在高速旋轉下進行磊晶反應。然而，在旋轉時，容易因為離心力的關係而造成晶圓內緣浮起飄離，使得晶圓無法維持平穩的狀態，故而無法有效實現均勻成膜的效果。
並且，在現行技術中，晶圓是直接載置於晶圓承載盤上的凹槽內，就裝卸晶圓的便利性而言，尚存在改善空間。此外，因為晶圓飄離承載盤，也使得晶圓不能均勻地受熱。
另一方面，在化學氣相沉積的磊晶成長中，所形成的磊晶層上存在的滑移線(slip line)和高應力集中區問題等二次缺陷一直沒有得到很好的解決方案。滑移線和高應力集中區產生的原因是多方面的，可能是機械應力和熱應力共同作用的結果。詳細而言，可能是磊晶前對晶圓的機械加工中所產生的機械損傷和破損造成的機械應力，以及化學機械拋光中拋光表面溫度的不均勻和高溫磊晶時較大的溫度梯度所產生的熱應力，兩者共同作用。當總的應力大於磊晶溫度下引起晶體滑移線的應力臨界值時，便產生了滑移線；而當總的應力較大但並未超過磊晶溫度下引起晶體滑移線的應力臨界值時，則產生高應力集中區。
本新型創作提供一種晶圓承載盤，能夠解決在旋轉時離心力造成的晶圓內緣容易飄離的現象發生，不僅使晶圓均勻受熱且可有效實現均勻成膜。
本新型創作提供一種晶圓承載盤，能夠抑制滑移線和高應力集中區的發生，提升成膜品質。
本新型創作提供一種晶圓承載盤，提升裝卸晶圓的便利性，且便於拿取。
本新型創作的晶圓承載盤，包括母盤、數個子盤和多個插梢。母盤具有數個第一凹槽。數個子盤分別設置於所述第一凹槽內，且每個子盤具有承載晶圓的第二凹槽以及與所述第一凹槽的側面嵌合的嵌合斜面。其中，在所述嵌合斜面與一水平面之間具有20度至45度的第一夾角，且所述第二凹槽具有與所述晶圓的平口相應的平口側，所述第二凹槽的所述平口側設置有屋簷部。多個插梢分別位於所述母盤與所述子盤之間，用以固定所述子盤。
在本新型創作的一實施例中，在所述平口側的法線方向上，所述第二凹槽的底面與所述子盤的底面之間具有0度至5度的第二夾角。
在本新型創作的一實施例中，所述第二凹槽的所述平口側相對於通過所述晶圓的中心和所述母盤的中心的基準線具有0度至90度的第三夾角。
在本新型創作的一實施例中，所述第二夾角與所述平口側位於同一側。
在本新型創作的一實施例中，所述第二夾角與所述平口側的對向側位於同一側。
在本新型創作的一實施例中，所述第二夾角為0度至1度。
在本新型創作的一實施例中，所述第二夾角為0度至0.5度。
在本新型創作的一實施例中，所述母盤與所述子盤之間至少以一個所述插梢固定，且所述插梢沿所述母盤的旋轉方向設置於下游側。
在本新型創作的一實施例中，所述晶圓承載盤更包括在所述平口側以外的部份設置所述屋簷部。
基於上述，本新型創作藉由在所述平口側的法線方向上，讓所述第二凹槽的底面與所述子盤的底面之間具有0度至5度的第二夾角，所述嵌合嵌面與所述水平面之間具有20度至45度的第一夾角，以確保晶圓與子盤緊貼、子盤與母盤緊貼，進而可使晶圓均勻受熱且可有效實現均勻成膜之目的。
此外，本新型創作藉由母盤和子盤的設計，進一步提升裝卸晶圓的便利性。且晶圓載置於子盤中，在需要晶圓移轉的情況下，拿取更為方便。
為讓本新型創作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。然而，本新型創作可以多種不同形式來實施，不應該被解釋為限於本文所述的實施例。為了清楚起見，圖式的某些部分(例如角度)可能是誇大的、未按照實際比例繪示。此外，圖式中的相同元件符號代表相同元件，因此相同元件符號的說明將予以省略。
圖1A是依照本新型創作之一實施例的一種晶圓承載盤的示意圖。
請先參看圖1A，本新型創作的晶圓承載盤100包括母盤102、數個子盤104以及多個插梢106。所述晶圓承載盤100以其中心為基準，可以朝順時針方向或逆時針方向旋轉。
圖1B是圖1A中沿線段I-I’的剖面圖。圖1C是圖1B之B區域的放大圖。圖1D是圖1B之C區域的放大圖。圖1E是圖1A之A區域的載置有晶圓的子盤和母盤組合後的放大圖。
請參看圖1A和圖1B。母盤102具有數個第一凹槽110。數個子盤104分別設置於所述第一凹槽110內，且每個子盤104具有承載晶圓的第二凹槽112以及與所述第一凹槽110的側面114嵌合的嵌合斜面116。所能承載的晶圓大小沒有特別限制，可以是4吋、6吋等常用的晶圓尺寸。於實際使用的情況下，是先將晶圓放置於子盤104的第二凹槽112中，再將承載有晶圓的子盤104插入到母盤102的第一凹槽110後，以插梢106固定。
請參看圖1A、圖1B和圖1C。在本實施例中，所述第二凹槽112具有與晶圓的平口相應的平口側118，所述第二凹槽112的所述平口側118設置有屋簷部120 (繪示於圖1C)，於載置有晶圓的情況下，可以確保晶圓固持於第二凹槽112內。但並不限於此，於本實施例中，更包括在所述平口側118以外的部份設置所述屋簷部(未繪示)。所以，在實際操作的情況下，晶圓承載盤100上的晶圓露出部份比晶圓本身略小。
請參看圖1D。子盤104的嵌合斜面116與一水平面130之間具有20度至45度的第一夾角θ 1。從另一觀點來看，第一凹槽110的側面114也具有一嵌合斜面，其與水平面130之間也具有20度至45度的第一夾角θ 1。具體來說，第一夾角θ 1是該些嵌合斜面與水平面130之間的夾角，使得在高速旋轉的情況下，可藉由離心力之分力，將子盤104下壓緊貼母盤102，在避免飛片的同時還可使源自母盤102的熱均勻傳遞至子盤104，從而使載置於子盤104中的晶圓均勻受熱。反之，若是在第一夾角θ 1大於45度的情況下，所得之分力不足以壓制子盤，故仍有飛片之疑慮。
請參看圖1A、圖1B和圖1E。在本實施例中，在平口側118的法線(例如圖1A的線段I-I’)方向上，所述第二凹槽112的底面122與所述子盤104的底面108之間具有0度至5度的第二夾角θ 2(示於圖1B)，故而在載置有晶圓的子盤和母盤組合後(如圖1E)，於高速旋轉的情況下，可藉由氣流124對晶圓126所產生的壓力，使晶圓126緊貼子盤104，有效避免晶圓126飄離子盤104的現象，進而可有效實現均勻成膜的目的。此外，就成膜均勻度而言，為使磊晶的氣流能夠均勻分布於晶圓126表面，所述第二夾角θ 2較佳為0度至1度，更佳為0度至0.5度，以避免晶圓126與子盤104之間的段差太大，致使磊晶的氣流無法與晶圓126有良好接觸。
請再次參看圖1E。在本實施例中，多個插梢106分別位於所述母盤102與所述子盤104之間，用以固定所述子盤104。詳細而言，所述母盤102與所述子盤104之間以至少一個所述插梢106固定，但並不限於此。其中，就拿取的便利性而言，母盤102與子盤104之間較佳由一個插梢106固定。在母盤102與子盤104之間只由一個插梢106固定的情況下，所述插梢106優選為沿所述母盤102的旋轉方向設置於下游側。以圖1E為例，母盤102的旋轉方向128為沿逆時針方向旋轉。於此情況下，插梢106優選為設置於母盤102的旋轉方向128的下游側D而非母盤102的旋轉方向128的上游側E。若是將插梢106設置於母盤102的旋轉方向128的上游側E，則子盤104和母盤102被插梢106所固定，故而於旋轉的情況下，嵌合斜面與水平面130之間所具有20度至45度的第一夾角θ 1無法有效發揮其作用。
接著，請參看圖1A、圖2、圖3A、圖4A、圖5A、圖6A。圖1A是依照本新型創作之一實施例的一種晶圓承載盤的示意圖。圖2、圖3A、圖4A、圖5A、圖6A是依照本新型創作之一實施例的第一種至第五種子盤設計的示意圖。
首先，請參看圖1A。雖然在圖1A中，於母盤102上僅繪示出5個子盤104，但並不限於此，可視實際情況增減子盤的數量。並且，在圖1A中，僅是示例性繪示出五種子盤可能的搭配方式，但並不限於此，可依實際需求來調整子盤的搭配方式。在本實施例中，所述第二凹槽112的所述平口側118相對於通過所述晶圓的中心和所述母盤的中心的基準線具有0度至90度的第三夾角θ 3(未繪示)。
以下將具體說明圖2、圖3A、圖4A、圖5A、圖6A的依照本新型創作之一實施例的第一種至第五種的子盤設計。
首先，圖2是依照本新型創作之一實施例的第一種子盤設計的示意圖，其中所述第二凹槽112的所述平口側118相對於通過所述晶圓的中心和所述母盤的中心的基準線具有90度的第三夾角θ 3。圖3A是依照本新型創作之一實施例的第二種子盤設計的示意圖，其中所述第二凹槽112的所述平口側118相對於通過所述晶圓的中心和所述母盤的中心的基準線具有0度的第三夾角θ 3，即所述平口側118與通過所述晶圓的中心和所述母盤的中心的基準線平行。圖4A至圖6A是依照本新型創作之一實施例的第三種至第五種子盤設計的示意圖，其中所述第二凹槽112的所述平口側118相對於通過所述晶圓的中心和所述母盤的中心的基準線具有45度的第三夾角θ 3。
由圖2、圖3A、圖4A、圖5A、圖6A可看出，平口側118的位置均以母盤的中心為基準朝向外側設置，以期在高速旋轉的情況下，避免離心力造成單點應力集中而產生滑移線現象。
圖1B、圖3B、圖4B、圖5B、圖6B分別是圖1A、圖3A、圖4A、圖5A、圖6A中沿線段I-I’的剖面圖。其中，圖1B同時也是圖2中沿線段I-I’的剖面圖。
在本實施例中，所述第二夾角θ 2與所述平口側118可位於同一側，或者所述第二夾角θ 2與所述平口側118的對向側可位於同一側。
請先參看圖2和圖1B。在圖2所示的依照本新型創作之一實施例的第一種子盤設計的示意圖中，不僅第二凹槽112的平口側118相對於通過晶圓的中心和母盤的中心的基準線具有90度的第三夾角θ 3，且如圖1B所示，在平口側118的法線方向上(如線段I-I’所示)，第二凹槽112的底面122與子盤104的底面108之間具有例如0.5度的第二夾角θ 2，且所述第二夾角θ 2與所述平口側118的對向側位於同一側。
請參看圖3A和圖3B。在圖3A所示的依照本新型創作之一實施例的第二種子盤設計的示意圖中，不僅第二凹槽112的平口側118相對於通過晶圓的中心和母盤的中心的基準線具有0度的第三夾角θ 3，且如圖3B所示，在平口側118的法線方向上(如線段I-I’所示)，第二凹槽112的底面122與子盤104的底面108之間具有例如0.5度的第二夾角θ 2，且所述第二夾角θ 2與所述平口側118的對向側位於同一側。
請參看圖4A和圖4B。在圖4A所示的依照本新型創作之一實施例的第三種子盤設計的示意圖中，不僅第二凹槽112的平口側118相對於通過晶圓的中心和母盤的中心的基準線具有45度的第三夾角θ 3，且如圖4B所示，在平口側118的法線方向上(如線段I-I’所示)，第二凹槽112的底面122與子盤104的底面108之間具有例如0.5度的第二夾角θ 2，且所述第二夾角θ 2與所述平口側118的對向側位於同一側。
請參看圖5A和圖5B。在圖5A所示的依照本新型創作之一實施例的第四種子盤設計的示意圖中，不僅第二凹槽112的平口側118相對於通過晶圓的中心和母盤的中心的基準線具有45度的第三夾角θ 3，且如圖5B所示，在平口側118的法線方向上(如線段I-I’所示)，第二凹槽112的底面122與子盤104的底面108之間具有例如0.5度的第二夾角θ 2，且所述第二夾角θ 2與所述平口側118位於同一側。
請參看圖6A和圖6B。在圖6A所示的依照本新型創作之一實施例的第五種子盤設計的示意圖中，第二凹槽112的平口側118相對於通過晶圓的中心和母盤的中心的基準線具有45度的第三夾角θ 3，且如圖6B所示，在平口側118的法線方向上(如線段I-I’所示)，第二凹槽112的底面122與子盤104的底面108之間無傾斜(互相平行)，即第二夾角θ 2為0度。
綜上所述，本新型創作藉由在所述平口側的法線方向上，讓所述第二凹槽的底面與所述子盤的底面之間具有0度至5度的第二夾角，所述嵌合斜面與所述水平面之間具有20度至45度的第一夾角，以確保晶圓與子盤緊貼、子盤與母盤緊貼，進而可使晶圓均勻受熱且可有效實現均勻成膜之目的。
此外，本新型創作藉由將平口側朝向晶圓承載盤的外側設置，可降低二次缺陷的產生，故而可抑制滑移線和高應力集中區的產生。並且，本新型創作藉由母盤和子盤的設計，進一步提升裝卸晶圓的便利性。且晶圓載置於子盤中，在需要晶圓移轉的情況下，拿取更為方便。
雖然本新型創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧晶圓承載盤
102‧‧‧母盤
104‧‧‧子盤
106‧‧‧插梢
108‧‧‧底面
110‧‧‧第一凹槽
112‧‧‧第二凹槽
114‧‧‧側面
116‧‧‧嵌合斜面
118‧‧‧平口側
120‧‧‧屋簷部
122‧‧‧底面
124‧‧‧氣流
126‧‧‧晶圓
128‧‧‧旋轉方向
130‧‧‧水平面
I-I’‧‧‧線段
A、B、C‧‧‧區域
D‧‧‧下游側
E‧‧‧上游側
θ1‧‧‧第一夾角
θ2‧‧‧第二夾角
θ3‧‧‧第三夾角
圖1A是依照本新型創作之一實施例的一種晶圓承載盤的示意圖。 圖1B是圖1A中沿線段I-I’的剖面圖。 圖1C是圖1B之B區域的放大圖。 圖1D是圖1B之C區域的放大圖。 圖1E是圖1A之A區域的載置有晶圓的子盤和母盤組合後的放大圖。 圖2是依照本新型創作之一實施例的第一種子盤設計的示意圖。 圖3A是依照本新型創作之一實施例的第二種子盤設計的示意圖。 圖3B是圖3A中沿線段I-I’的剖面圖。 圖4A是依照本新型創作之一實施例的第三種子盤設計的示意圖。 圖4B是圖4A中沿線段I-I’的剖面圖。 圖5A是依照本新型創作之一實施例的第四種子盤設計的示意圖。 圖5B是圖5A中沿線段I-I’的剖面圖。 圖6A是依照本新型創作之一實施例的第五種子盤設計的示意圖。 圖6B是圖6A中沿線段I-I’的剖面圖。
100‧‧‧晶圓承載盤
102‧‧‧母盤
104‧‧‧子盤
106‧‧‧插梢
110‧‧‧第一凹槽
112‧‧‧第二凹槽
118‧‧‧平口側
I-I’‧‧‧線段
A‧‧‧區域

Claims (9)

  1. 一種晶圓承載盤，包括： 母盤，具有多數個第一凹槽； 多數個子盤，分別設置於所述第一凹槽內，且每個所述子盤具有承載晶圓的第二凹槽以及與所述第一凹槽的側面嵌合的嵌合斜面，其中在所述嵌合斜面與一水平面之間具有20度至45度的第一夾角，且所述第二凹槽具有與所述晶圓的平口相應的平口側，所述第二凹槽的所述平口側設置有屋簷部；以及 多數個插梢，分別位於所述母盤與所述子盤之間，用以固定所述子盤。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓承載盤，其中在所述平口側的法線方向上，所述第二凹槽的底面與所述子盤的底面之間具有0度至5度的第二夾角。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓承載盤，其中所述第二凹槽的所述平口側相對於通過所述晶圓的中心和所述母盤的中心的基準線具有0度至90度的第三夾角。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的晶圓承載盤，其中所述第二夾角與所述平口側位於同一側。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的晶圓承載盤，其中所述第二夾角與所述平口側的對向側位於同一側。
  6. 如申請專利範圍第4項或第5項所述的晶圓承載盤，其中所述第二夾角為0度至1度。
  7. 如申請專利範圍第4項或第5項所述的晶圓承載盤，其中所述第二夾角為0度至0.5度。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓承載盤，其中所述母盤與所述子盤之間以至少一個所述插梢固定，且所述插梢沿所述母盤的旋轉方向設置於下游側。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓承載盤，其中更包括在所述平口側以外的部份設置所述屋簷部。
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