專利名稱：用于爐的基座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本發(fā)明一般涉及處理半導(dǎo)體襯底的立式爐，更具體地涉及在立式爐中支撐晶片舟(wafer boat)的基座。
背景技術(shù)：
0002對于在立式爐中使用晶片舟的高溫處理，基座通常用在爐子的下端從而支撐晶片舟并在爐子的底部提供熱絕緣塞。這樣的基座通常包括在石英套內(nèi)的絕緣材料，該石英套支撐晶片舟且絕緣材料提供熱絕緣。
0003圖1A中示出了具有這樣基座的爐子。爐子整體由附圖標(biāo)記1指示并提供有基座90。處理管10包括饋氣管12以在其頂端將氣體供給到管10內(nèi)，處理管10由法蘭14支撐。氣體是從管10的下端通過排氣管排出的，該排氣管沒有示出。圓柱形處理管10被圓柱形加熱線圈20，絕緣材料30和外殼40包圍。金屬門板50支撐靜止的石英門板60，并包括位于其中央?yún)^(qū)域的舟旋轉(zhuǎn)軸承70。軸承70支撐旋轉(zhuǎn)石英門板80，該石英門板80支撐基座90?；?0支撐晶片舟200?；?0和晶片舟200可借助提升機(jī)構(gòu)(未示出)插入到爐子1中并可從其中取出。晶片舟200凸出到批處理室或反應(yīng)空間16，即，爐子1中的容積，其中處理氣體可在半導(dǎo)體加工處理中與晶片(未示出)作用?？梢岳斫獾氖牵谒镜臓t子1中處理管10、基座90和門板一起界定了反應(yīng)空間16。
0004基座90中的絕緣材料通常是具有高比例的孔的材料，如陶瓷泡沫或陶瓷纖維材料。該材料可以是不同材料，如石英泡沫，高孔隙率的Al2O3，或高孔隙率材料的混合物。因?yàn)榻^緣材料的高比率的開孔和大表面面積，所以不希望將材料暴露到處理氣體，絕緣材料通常放置在石英套92中。然而，在加載基座90至熱爐子，如爐子1中時，基座90變熱且石英套92中的氣體膨脹。對于如約1000℃溫度的處理室，以及對于室溫下基座90內(nèi)約為大氣壓的內(nèi)部氣體壓力，基座將可能由于加熱引起的內(nèi)氣壓的增加而爆炸。
0005為了防止爆炸，一個可能的解決方案是在制造過程中抽空基座。然而，這個過程復(fù)雜且基座可能無法在使用中保持氣密性，并可能有災(zāi)難性后果，如設(shè)若氣體泄漏到基座中隨后膨脹從而爆炸。
0006另一個可能的解決方案是在石英套中提供壓力釋放孔，這樣在基座中氣體膨脹時，氣體可從基座中逸出到處理室中，因而基座中的壓力大約保持在大氣壓。壓力釋放孔可在基座的下側(cè)提供，靠近氣體排放部件并相對遠(yuǎn)離晶片。不幸的是，與膨脹的氣體一起，許多顆粒也從基座的內(nèi)部逸出到處理室中。顆粒難于限制在基座底部并最終分布到整個處理室中。這些顆粒也能夠在處理室中處理的晶片上找到，這不是想要的結(jié)果，因?yàn)轭w?？墒固幚斫Y(jié)果降級。不幸的是絕緣材料相當(dāng)于這些污染晶片的顆粒的無限源。
0007因此，需要抗爆炸且沒有污染顆粒源的爐子基座。

發(fā)明內(nèi)容
0008按照本發(fā)明的一個方面，基座石英套提供有壓力釋放孔，其包括氣體可透過的過濾器，允許膨脹氣體從基座內(nèi)部逸出，但顆粒不能穿透它。
0009按照本發(fā)明的另一個方面，提供了用于半導(dǎo)體處理的一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括爐處理室和配置成容納在該處理室中的晶片舟。提供基座用來支撐處理室中的晶片舟。基座包括帶有內(nèi)部氣體容積的套子。套子的壁包括與內(nèi)部容積氣體相連的外部孔。外部孔限定離開內(nèi)部容積的氣體流動路徑?；M(jìn)一步包括設(shè)置在流動路徑中的顆粒過濾器。
0010按照本發(fā)明的又一個方面，提供了用于支撐在半導(dǎo)體處理爐的處理室中放置的晶片舟的基座。基座包括限定基座壁的套和套表面上的外孔。顆粒過濾器經(jīng)配置來過濾通過該孔的氣流。
0011按照本發(fā)明的另一個方面，提供了用于半導(dǎo)體處理的一種方法。該方法包括提供含多個半導(dǎo)體襯底的晶片舟。該晶片舟被支撐在中空基座上。顆粒從離開基座內(nèi)部的氣體中被濾出。


0012從本發(fā)明具體實(shí)施例和附圖的詳細(xì)說明中可更好地理解本發(fā)明，其用來說明本發(fā)明的某些實(shí)施例而非限制本發(fā)明，其中0013圖1A是按照現(xiàn)有技術(shù)提供有放置在基座上的舟的爐子的示意性截面?zhèn)纫晥D；0014圖1B是按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供有放置在基座上的舟的爐子的示意性截面?zhèn)纫晥D；0015圖2是按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的、在套的壓力釋放孔中提供有過濾器的基座的示意性截面?zhèn)纫晥D；0016圖3是按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的圖2中過濾器和基座的詳細(xì)示意性截面?zhèn)纫晥D；0017圖4A是示出在具有基座而其釋放孔沒有過濾器的爐子中隨時間檢測到的空中的顆粒數(shù)量的圖表；和0018圖4B是示出在具有基座且其釋放孔有過濾器的爐子中隨時間檢測到的空中的顆粒數(shù)量的圖表。
具體實(shí)施例方式
0019按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，基座提供有釋放孔，其進(jìn)而在流過該孔的氣流流動路徑上提供有顆粒過濾器。該過濾器優(yōu)選地基本使基座內(nèi)部的顆粒都不能穿過。過濾器有利地最大程度降低或消除顆粒逃逸出基座而進(jìn)入含該基座的爐子的反應(yīng)空間中。因此，在爐子中處理的半導(dǎo)體襯底，如半導(dǎo)體晶片的顆粒污染能夠被減少，從而允許較高質(zhì)量的處理結(jié)果，如在高溫下的處理，包括在如，約1000℃或更高溫度下的處理。
0020現(xiàn)參考附圖，其中全文中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。
0021參考圖1B，2和3，示出了按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的基座100。有利地，基座100可直接替換現(xiàn)有基座，如基座90(圖1A)，而被用在現(xiàn)有爐子中，如圖1B所示的爐子1?；?00包括設(shè)置在套120中的絕緣材料110，優(yōu)選由石英制成。絕緣材料110優(yōu)選是多孔的并可類似于上述絕緣材料90(圖1A)，通常是具有高比例孔的材料，如石英泡沫，高孔隙率的Al2O3或高孔隙率材料的混合物。在所示絕緣材料塊110中形成有凹槽112用來容放排氣管122，該排氣管122在所示實(shí)施例中是石英圓柱體并被焊接到套子120底部的內(nèi)表面，其圓柱軸線垂直于套子120的表面，如圖所示?？梢允菆A盤狀的顆粒過濾器130被設(shè)置在排氣管122的內(nèi)部。過濾器盤130和排氣管122優(yōu)選地這樣定尺寸和形狀，以便流出套子120的氣體必須流過過濾器盤130。優(yōu)選地，過濾器盤130的外徑等于排氣管122的內(nèi)徑，這樣盤130將排氣管122的內(nèi)空間分成兩個部分，以便在兩個部分之間連通的氣體僅能夠通過過濾器盤130且套120的其他壁是氣密的。
0022套120也提供有壓力釋放通道140，其為流過過濾器盤130的氣體提供出口。釋放通道140具有在排氣管122內(nèi)和套子120的內(nèi)表面上的內(nèi)孔142(圖3)。內(nèi)孔142通往釋放通道140的第一垂直部段144、水平部段145、和第二垂直部段146，而第二垂直部段146連到外孔148。過濾器盤130允許氣體膨脹從而從基座120的內(nèi)部逸出通過通道140達(dá)到基座120的外部，同時保持基座120內(nèi)的顆粒被限制在套子120的內(nèi)部。壓力釋放通道140的外部排放孔148優(yōu)選位于基座120的底部，這樣離開通道140的氣體被排放到遠(yuǎn)離加工晶片位置處的處理室16(圖1B)中。
0023過濾器130能夠承受處理室16(圖1B)中的處理溫度并優(yōu)選具有相對高的耐熱性。形成過濾器盤130的合適材料是燒結(jié)的陶瓷或玻璃材料，其中執(zhí)行燒結(jié)以便材料是多孔的并具有允許氣體通過多孔材料的開孔結(jié)構(gòu)。多孔過濾器盤130可以是，例如由燒結(jié)玻璃粉末形成的帶有可控制孔尺寸的多孔過濾器盤，可從德國Kleinostheim的HeraeusQuartzglas公司購買。與基座100內(nèi)絕緣材料110相比較，多孔過濾器盤130具有高純度和高度完整性(integrity)，這樣它們不會輕易使顆粒逸出到接觸流體中，而是把顆粒濾出。此外，這些多孔過濾器盤的另一個有利特性是它們能夠結(jié)合成相對容易地清除熔化的石英，如通過焊接形成排氣管122那樣。
0024根據(jù)孔尺寸，由燒結(jié)玻璃粉末形成的過濾器適用于不同應(yīng)用。例如，具有約100微米以下的精細(xì)孔尺寸的過濾器盤可用來過濾或捕獲非常小材料(該尺寸的孔可用于分析化學(xué))，且具有約100-550微米的大孔尺寸的過濾器可用于許多流體和氣體分配和過濾用途。優(yōu)選地，用于基座100的過濾器130具有的額定孔尺寸為約30微米或更小，更優(yōu)選為約20微米或更小，更優(yōu)選為約16微米或更小。通常，額定的孔尺寸基本為過濾器中最大孔尺寸，雖然可以理解孔尺寸也有一定變化，如有可忽略數(shù)量的孔的尺寸超過額定孔尺寸。
0025優(yōu)選過濾器盤130的多孔性是基于基座100中出現(xiàn)的顆粒的尺寸選擇的。這些孔優(yōu)選具有與需要過濾的顆粒尺寸相似或較小的尺寸。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可用過濾器盤#4獲得良好的結(jié)果，該盤具有的最大孔尺寸約為10-16微米。這是當(dāng)前從Heraeus Quartzglas公司能獲得的最小孔尺寸的過濾器盤。雖然該孔尺寸仍然大于某些顆粒的尺寸，但可以理解如果過濾器盤足夠厚，因此顆粒離開多孔過濾器的路徑長，則這些顆粒不容易通過多孔過濾器盤。優(yōu)選地，孔尺寸約比多孔過濾器盤的厚度小大約10倍或更高倍數(shù)，更優(yōu)選小100倍或更高倍數(shù)。
0026在圖2和3所示的示例性實(shí)施例中，過濾器盤130具有約35毫米的直徑和約4毫米的厚度。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯的是可以有不同的尺寸和設(shè)計，如過濾器盤130和匹配的排氣管122不必是圓柱形的，而可以是任何其它允許過濾器130從基座100內(nèi)有效過濾顆粒的形狀。例如，過濾器盤130和/或排氣管122可以是正方形或矩形。優(yōu)選地，無論什么形狀，過濾器盤130是盤狀的。在其它實(shí)施例中，部分套120或整個套120可以由具有高度完整性的多孔材料形成，如基座100的整個底部可由多孔材料形成，允許該底部用作過濾器。在另外的實(shí)施例中，套120的部分石英材料可由多孔過濾器130取代，這樣多孔過濾器盤將基座120的內(nèi)部與外部環(huán)境分開，且僅允許氣體通過多孔過濾器盤130或其它形狀的過濾器盤輸運(yùn)。也可以理解，可在基座100中提供多個過濾器板和/或基座100的多個表面可以提供有用作過濾器的多孔材料。
0027過濾器盤130的效果可從圖4A和4B中看到。具有0.3微米或更大尺寸的空中顆粒是在連接到立式爐的處理管的石英排氣通道中測量的。排氣通道的閥門下游被重復(fù)開關(guān)，導(dǎo)致重復(fù)的壓力波動。壓力減小導(dǎo)致氣體從基座內(nèi)部逸出，且壓力增加導(dǎo)致氣體進(jìn)入基座?？罩蓄w粒是以規(guī)則的時間間隔連續(xù)測量的。帶有壓力釋放孔的傳統(tǒng)基座的結(jié)果在圖4A中示出，而按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的壓力釋放孔中提供有過濾器盤的基座的結(jié)果在圖4B中示出。
0028有利地，可以觀察到過濾器在減小顆粒數(shù)量方面是有利的。圖4B示出幾個顆粒的出現(xiàn)，并特別與圖4A比較。圖4B中t＝800分鐘時高計數(shù)可歸結(jié)為基座和舟在此時的移動(基座和舟移出處理室并隨后移回處理室)。因此，此時測量的顆?？赡懿皇菑幕鶅?nèi)部逸出的顆粒。在其它時刻，在處理室中，舟和基座保留在靜止位置，且室的門關(guān)閉。在考慮到傳統(tǒng)基座已經(jīng)使用數(shù)月，而具有過濾器的基座是新的時，性能差別甚至更顯著?？梢岳斫?，傳統(tǒng)新基座的顆粒計數(shù)通常高的多，且有望隨著時間而減小。因此，如果用在這些測試中的基座是與圖4B測試中用的基座一樣新，則圖4A中示出的顆粒水平將更高。然而，可以看到，帶有過濾器的基座使得顆粒數(shù)量急劇減少。
0029可以理解，能夠?qū)ι鲜龇椒ê徒Y(jié)構(gòu)做出不同的修改，省略和添加而不偏離本發(fā)明的范圍。所有這些修改和變化都落在權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于在半導(dǎo)體處理爐子的處理室中支撐放置的晶片舟的基座，所述基座包括限定所述基座壁的套子；所述套子表面上的外孔；和經(jīng)配置來過濾通過所述孔的氣流的顆粒過濾器。
2.如權(quán)利要求1所述的基座，其中所述顆粒過濾器經(jīng)配置來為從所述基座內(nèi)部流出的氣體提供唯一出口。
3.如權(quán)利要求1所述的基座，其中所述過濾器包括燒結(jié)材料。
4.如權(quán)利要求3所述的基座，其中所述燒結(jié)材料包括燒結(jié)的陶瓷。
5.如權(quán)利要求3所述的基座，其中所述燒結(jié)材料包括燒結(jié)的玻璃粉末。
6.如權(quán)利要求1所述的基座，其中所述過濾器包括多孔材料，且額定孔尺寸約為30微米或更小。
7.如權(quán)利要求6所述的基座，其中所述額定孔尺寸約為20微米或更小。
8.如權(quán)利要求7所述的基座，其中所述最大孔尺寸約為16微米或更小。
9.如權(quán)利要求1所述的基座，其中所述過濾器包括多孔材料，其具有以大約10或更大的因數(shù)小于所述過濾器厚度的額定孔尺寸。
10.如權(quán)利要求9所述的基座，其中所述過濾器包括多孔材料，其具有以大約100或更大的因數(shù)小于所述過濾器厚度的額定孔尺寸。
11.如權(quán)利要求1所述的基座，其中所述過濾器經(jīng)配置來阻擋尺寸為0.3微米或更大的顆粒。
12.如權(quán)利要求1所述的基座，其中所述過濾器與所述基座的壁分開。
13.如權(quán)利要求1所述的基座，其中所述孔與固定到所述套子上的管子氣體連通，所述管子延伸到所述套子的內(nèi)部。
14.如權(quán)利要求13所述的基座，其中所述管子與延伸通過所述套子并在所述外孔終止的通道氣體連通。
15.如權(quán)利要求13所述的基座，其中所述管子是圓柱形的且其中所述過濾器是設(shè)置在管子內(nèi)的盤。
16.如權(quán)利要求15所述的基座，其中所述管子被融合到所述管子上。
17.如權(quán)利要求13所述的基座，其中所述管子由石英形成。
18.如權(quán)利要求1所述的基座，其中所述孔提供于所述基座的下部。
19.如權(quán)利要求18所述的基座，其中所述孔提供于所述基座的底表面。
20.如權(quán)利要求1所述的基座，其中所述基座內(nèi)部提供有絕緣材料，其包括石英泡沫、高孔隙率的Al2O3、或它們的組合。
21.如權(quán)利要求1所述的基座，其中所述套子是由石英形成的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基座，其用于在半導(dǎo)體加工過程中在處理室中支撐晶片舟。該基座含中空的空間，如內(nèi)部多孔絕緣塞和基座內(nèi)的氣體可在半導(dǎo)體處理過程中膨脹?；哂杏糜趯怏w排出其內(nèi)部從而進(jìn)入處理室的孔。該孔提供有過濾器，其形式為密封在罩住該孔的管子中的燒結(jié)陶瓷或玻璃盤，從而防止可能出現(xiàn)在基座內(nèi)的顆粒通過。通過過濾顆粒，過濾器除去污染源，從而允許處理室中處理的晶片有高質(zhì)量的處理結(jié)果。
文檔編號H01L21/00GK101029797SQ20071008473
公開日2007年9月5日 申請日期2007年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者T·R·坎斯梅爾 申請人:Asm國際公司