CN105006442B - 适用于多晶硅厚膜的石英舟 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于多晶硅厚膜的石英舟，该石英舟在现有石英舟的基础上，保持石英上棒上的上舟槽的槽型为Y型不变，槽宽为0.9mm不变，槽深为2.0mm不变，调整石英下棒上的下舟槽的槽型为上宽下窄的正梯形结构，槽宽为1.1mm，槽深为2.0mm，经该槽型及尺寸调整后的石英下棒与尺寸未发生变化的石英上棒构成的石英舟降低了与晶片之间的接触面积，粘舟情况和晶片情况良好，破片率低，操作简便且能够长期使用。

Description

适用于多晶硅厚膜的石英舟
技术领域
本发明涉及一种石英舟，尤其涉及一种适用于多晶硅厚膜的石英舟，属于半导体加工用器件领域。
背景技术
多晶硅薄膜作为一种重要的半导体薄膜材料早已引起人们的重视，目前已广泛应用于集成电路和各种电子器件的制造，且由于其特有的导电特性、优良的力学性能、良好的半导体工艺兼容性，是较为理想的结构层材料，作为微机电***(MEMS)中的基本结构材料尤其得到广泛的应用。
多晶硅薄膜的应力在MEMS的结构中举足轻重，其本身的应力，加上多晶厚膜与石英舟的卡槽之间的粘附，最终会导致晶圆(WAFER)产生破裂的现象。经发明人进行数据统计得如表1所示的结果：
表1采用现有技术中石英舟进行破片统计结果
从上述统计结果进行分析：破片均发生于厚膜的情况，主要是由于粘舟普遍引起的，而薄片并未发生破片，即破片晶圆均存在粘舟的现象，可推断出现有技术采用的石英舟进行作业多晶硅厚膜产生破片应为基线(baseline)问题。多晶硅厚膜在N2 MFC过冲期间破片率25％，高于无N2过冲期间4.3％，可以得出N2 MFC过冲为引起多晶硅膜片破裂的因素之一；但在都存在N2 MFC过冲期间，现有石英舟的宽槽舟(即宽0.9mm)的破片率为0.9％，优于窄槽舟(即宽为0.75mm)时的破片率2.2％。这是因为过冲导致源片于主工艺前晃动，在接触石英舟卡槽处产生裂口，从而在后续工艺中沿裂口受应力导致破片；从现场下片的情况来看，严重粘舟(含破片)的主要现象为紧密粘于下卡槽处，推测 为主工艺过程中，因晶圆(wafer)同卡槽镀膜时粘附过紧，并导致接触受力点应力过大断裂。
因此如何更改石英舟的尺寸和结构，来最大限度的降低多晶硅厚膜裂片成为当前亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种适用于多晶硅厚膜的石英舟，该石英舟通过对下舟槽的槽型和尺寸进行调整，降低了石英舟对晶片的接触面积，从而降低了破片率。
本发明的技术方案是：
一种适用于多晶硅厚膜的石英舟，用于承载多晶硅厚膜片，其包括相互平行设置石英上棒和石英下棒，石英上棒上设置有若干个彼此平行且等距的上舟槽，石英下棒上设置有若干个与彼此平行且等距的下舟槽，上、下舟槽的位置对应，所述上舟槽的槽型为Y型结构，上舟槽的槽宽为0.9mm，上舟槽的槽深为2.0mm；所述下舟槽的槽型为上宽下窄的正梯形结构，下舟槽槽底的槽宽为1.1mm，下舟槽的槽深为2.0mm。
其进一步的技术方案是：
所述上舟槽的开口角度为60°，所述下舟槽的开口角度为60°。
所述石英上棒上设置有50个上舟槽，所述石英下棒上设置有50个下舟槽，且相邻两个上舟槽或相邻两个下舟槽的间距为2.35～2.40mm。
所述石英上棒上设置有25个上舟槽，所述石英下棒上设置有25个下舟槽，且相邻两个上舟槽或相邻两个下舟槽的间距为4.75～4.78mm。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：该石英舟在现有石英舟的基础上，保持石英上棒上的上舟槽的槽型为Y型不变，槽宽为0.9mm不变，槽深为2.0mm不变，调整石英下棒上的下舟槽的槽型为上宽下窄的正梯形结构，槽宽为1.1mm，槽深为2.0mm，经该槽型及尺寸调整后的石英下棒与尺寸未发生变化的石英上棒构成的石英舟降低了与晶片之间的接触面积，粘舟情况和晶片情况良好，破片率低，操作简便且能够长期使用。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的 技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明对比实施例7中所述石英舟下舟槽槽型示意图；
图2是本发明具体实施例1中所述石英舟下舟槽槽型示意图；
图3是本发明对比实施例2中所述石英舟下舟槽槽型示意图；
图4是本发明对比实施例3中所述石英舟下舟槽槽型示意图；
图5是本发明对比实施例4中所述石英舟下舟槽槽型示意图；
图6是本发明对比实施例5中所述石英舟下舟槽槽型示意图；
图7是本发明具体实施例1、对比实施例1和2及6、7实验石英舟的实际情况图；
图8是本发明具体实施例1和对比实施例7进行长期Dep实验后石英舟的实际情况图；
图9为本发明具体实施例1所述石英舟为50槽的俯视图；
图10为本发明具体实施例1所述石英舟为50槽的石英上棒和石英下棒的结构图；
图11为本发明具体实施例1所述石英舟为25槽的俯视图；
图12为本发明具体实施例1所述石英舟为25槽的石英上棒和石英下棒的结构图；
图13为晶片放在石英舟上时的示意图；
其中：
1-石英上棒； 2-石英下棒；
3-上舟槽； 4-下舟槽；
5-晶片； W1-上舟槽宽；
H1-上舟槽深； α1-上舟槽开口角度；
W2-下舟槽宽； H2-下舟槽深；
α2-下舟槽开口角度； D1-50舟槽石英舟相邻两舟槽间距；
D2-25舟槽石英舟相邻两舟槽间距。
具体实施方式
下面结合附图、具体实施例和对比实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，以下具体实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
具体实施例1和对比实施例1-7中制备所得的石英舟的重要尺寸参数如表2所示。
表2
上述所有具体实施例和对比例的石英上棒的均不作任何改变。
具体实施例1中对石英下棒的槽型进行调整，即将下棒的槽型由Y型调整为上宽下窄的正梯形，其目的是减少接触面积。该实施例中下棒的槽宽底部为1.1mm，槽深为2.0mm，如图2所示。
对比实施例1中对石英下棒的槽宽进行调整，即在保持槽型为Y型不变的前提下，原槽宽的基础上加宽了石英下棒的宽度。这是因为wafer在石英舟内会左右倾斜而造成单面粘舟，调整下棒槽宽，可以使下棒左右接触的概率消失，而转移至未做尺寸变动的石英上棒的左右两侧。该具体实施例中石英下棒槽的底部仍为水平状，这是为了保证wafer与槽底只有一个点相切接触。此实施例中下棒槽宽为1.1mm。
对比实施例2中对石英下棒的槽型进行调整，即将槽型由Y型改变为U型， 这里石英下棒仅起到支撑的作用，且该U型槽的底部与Y型槽的底部一样，是水平没有弧度的。此实施例中槽型为平底U型，槽宽为1.1mm，槽深为1.0mm。如图3所示。
对比实施例3中对石英下棒的槽型进行调整，即将槽型由Y型改变为U型，但该U型槽的底部呈下凹的圆弧状，此时石英下棒仅起支撑作用。此实施例中槽型为凹底U型，槽宽为1.1mm，槽深为1.0mm。如图4所示。
对比实施例4中石英下棒的槽型进行调整，即将槽型由Y型改变为上窄下宽的倒梯形结构(如图5所示)，其目的是为了减少接触面积。该实施例中下棒的槽宽的顶部为0.9mm，下棒槽宽的底部为1.2mm，槽深为2.0mm。
对比实施例5中将石英下棒上的舟槽的侧壁设置成锯齿状，其目的是dep过厚，粗糙度会不明显。该实施例中在保持原槽宽的基础上，侧壁做成锯齿状。参见图6所示。
对比实施例6中石英下棒无图形(即不设置舟槽，为光杆)，此时下棒仅仅起到支撑作用，则测试的是石英上棒在这种情况下能否左右扶住wafer。
对比实施例7中对石英下棒的槽深进行调整，即在保持槽型为Y型不变的前提下，为减少wafer与槽之间的接触面积，石英上棒的槽深维持不变，石英下棒的槽深的变化会使wafer在石英上棒内的实际深度发生变化。此实施例中下棒槽深为1.0mm。如图1所示。
将上述具体实施例1和对比实施例1-7所述的位于石英下棒上的舟槽定制于一个晶舟(boat)上，上述每个实施例各制造5个舟槽，整个boat做喷砂处理。由于图形复杂，boat可做加长设计。在实际加工中由于受到刀具原因及工艺限制，对比实施例中实际能够加工的为对比实施例1和对比实施例7，其中由于对比实施例3需要定制特殊刀具。
将具体实施例1和对比实施例1-2及对比实施例6-7进行粘舟测试，结果如表3所示，且上述5组实验的石英舟的实际情况图片参见图7。
表3
由该表3所示，具体实施例1及对比实施例1和7的粘舟情况接近，wafer情况均正常，对比实施例2的粘舟情况严重，且wafer上粘附有boat的碎屑，对比实施例6的粘舟情况最轻，破片率也很低，但由于下棒无舟槽，在实际操作上下片时，对wafer的放置技巧要求很高，否则容易导致wafer倾斜而引起其他问题。由图6所示，虽然具体实施例1与对比实施例1相比，粘舟情况和wafer情况接近，但是通过实际图片中看具体实施例1优于对比实施例1。
下面对具体实施例1和对比实施例7做长期Dep实验。由于桨长度有限，此次长期Dep实验，只能放置2个实验用石英舟，本次实验中石英舟及晶圆(wafer)进行13run，Dep的厚度为26μm，实验片为4片，均无破片。具体参见表4和图8所示。
表4
对比实施例7 具体实施例1
粘舟情况 ☆☆☆ ☆☆☆
Wafer情况 正常 正常
由表4和图7可见，具体实施例1和对比实施例7中boat底部粘片情况一致，与外形设计无关。本发明所述石英舟与现有技术用石英舟操作感对比，对比实施例7的槽宽为0.9mm，目前Dep26μm时，上下片均非常顺利，但在Dep40μm后，上下片略有阻力。具体实施例1的槽宽底部为1.1mm，Dep26μm时，上下片顺利，且在Dep40μm时上下片仍然顺利。因此具体实施例1在长期使用方面的可行性高于对比实施例7所述方案。
将对比实施例7和具体实施例1的方案做成产品时，上舟槽的开口角度α1为60°，下舟槽的开口角度α2为60°。石英舟可制成在石英上棒1上设置有50个上舟槽，石英下棒2上设置有50个下舟槽，且相邻两个上舟槽或相邻两个下舟槽的间距为2.38mm(如图9和图10所示)。也可将石英舟制成在石英上棒1上设置有25个上舟槽，石英下棒2上设置有25个下舟槽，且相邻两个上舟槽或相邻两个下舟槽的间距为4.76mm(如图11和图12所示)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种适用于多晶硅厚膜的石英舟，用于承载多晶硅厚膜片，其包括相互平行设置石英上棒(1)和石英下棒(2)，石英上棒上设置有若干个彼此平行且等距的上舟槽(3)，石英下棒上设置有若干个与彼此平行且等距的下舟槽(4)，上、下舟槽的位置对应，其特征在于：所述上舟槽的槽型为Y型结构，上舟槽的槽宽(W1)为0.9mm，上舟槽的槽深(H1)为2.0mm；所述下舟槽的槽型为上宽下窄的正梯形结构，下舟槽槽底的槽宽(W2)为1.1mm，下舟槽的槽深(H2)为2.0mm；
所述上舟槽的开口角度(α1)为60°，所述下舟槽的开口角度(α2)为60°；
所述石英上棒(1)上设置有50个上舟槽，所述石英下棒(2)上设置有50个下舟槽，且相邻两个上舟槽或相邻两个下舟槽的间距(D1)为2.35～2.40mm。
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