CN113140493A - 铅直晶圆容器*** - Google Patents

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Abstract

在一些实施例中，提供一种铅直晶圆容器***。铅直晶圆容器***包括一基座以及包括连接至基座的多个杆的一杆组，其中杆组的每一个杆包括多个指状物，且多个指状物以彼此铅直堆叠的关系设置，并分别通过各别的狭槽彼此分隔，其中每一个狭槽被配置以容纳一晶圆的一晶边，而且，其中多个指状物的每一者包括在一最远的延伸处的一圆形端。

Description

铅直晶圆容器***
技术领域
本公开的一些实施例涉及保持(hold)晶圆的铅直晶圆容器(vertical wafervessel)。
背景技术
随着电子产品的进展，半导体科技已广泛应用于制造存储器、中央处理器(central processing units，CPUs)、液晶显示器(liquid crystal displays，LCDs)、发光二极管(light emission diodes，LEDs)、激光二极管以及其他装置或芯片组。为了达成高集成度以及高速需求，已降低半导体集成电路的尺寸，并已提出各种材料以及技术，以达成高集成度以及高速需求，并克服制造期间的障碍。控制腔室内待加工的晶圆的条件是半导体制造科技的重要部分。
发明内容
在一些实施例中，提供一种铅直晶圆容器***。铅直晶圆容器***包括一基座以及包括连接至基座的多个杆的一杆组，其中杆组的每一个杆包括多个指状物，且多个指状物以彼此铅直堆叠的关系设置，并分别通过各别的狭槽彼此分隔，其中每一个狭槽被配置以容纳一晶圆的一晶边，而且，其中多个指状物的每一者包括在一最远的延伸处的一圆形端。
在另一些实施例中，提供一种铅直晶圆容器。铅直晶圆容器包括一基座以及包括连接至基座的多个杆的一杆组，其中杆组的每一个杆包括多个指状物，且多个指状物以铅直堆叠的关系设置，并分别通过各别的狭槽彼此分隔，其中每一个狭槽被配置以容纳晶圆，其中多个指状物的每一者包括在一最远的延伸处的一圆形端，而且，其中每一个杆包括最远离晶圆的一后方杆部、相邻于后方杆部的一中间杆部、相邻于中间杆部的一倾斜杆部、一倾斜指状部、包括多个指状物的一末端指状部。
在另一些实施例中，提供一种利用铅直晶圆容器的方法。利用铅直晶圆容器的方法包括将一晶圆***一铅直晶圆容器中，其中铅直晶圆容器包括一基座以及包括连接至基座的多个杆的一杆组，其中杆组的每一个杆包括多个指状物，且多个指状物以彼此铅直堆叠的关系设置，并分别通过各别的狭槽彼此分隔，其中每一个狭槽配置以容纳一晶圆晶边，而且，其中多个指状物的每一者包括在一最远的延伸处的一圆形端。利用铅直晶圆容器的方法还包括将铅直晶圆容器***至一铅直热反应腔室中。利用铅直晶圆容器的方法进一步包括在铅直热反应腔室内加热铅直晶圆容器。
附图说明
当阅读所附图示时，从以下的详细描述能最佳理解本公开的各方面。应注意的是，各种特征并不一定按照比例绘制。事实上，可能任意地放大或缩小各种特征的尺寸以及几何形状，以做清楚的说明。
图1是根据一些实施例的铅直热反应腔室的概念图，其中通过圆形的铅直晶圆容器杆保持的晶圆可被加工。
图2绘示根据一些实施例的杆横越剖面的平面剖面图。
图3是根据一些实施例的与晶圆接触的三个指状物的平面图，且三个指状物来自各别的杆。
图4A是根据一些实施例的杆的详细立体图。
图4B是根据一些实施例的杆的立体图。
图4C是根据一些实施例的杆的立体图。
图4D是根据一些实施例的铅直晶圆容器的立体图。
图5是根据一些实施例的半导体炉(semiconductor furnace)的半导体炉功能模块的方框图。
图6是根据一些实施例的半导体炉制程的流程图。
其中，附图标记说明如下：
102：铅直热反应腔室
104：半导体炉
106：加热器区域
108：绝缘外壳
110：铅直晶圆容器
112：晶圆
114：封闭顶部
116：侧壁
118：开放式底部入口
120A：反应气体供应连接入口
120B：反应气体供应连接出口
122：基座
123：指状物
124A，124B，124C：杆
126：顶部基座
204：圆形端
206：中心轴
210：后方杆部
212：中间杆部
214：倾斜杆部
216：倾斜指状部
218：末端指状部
220A，220B：直线
226：角度关系
230：正交轴
232，234：宽度
236A，236B，236C：内角
300：平面图
402，430：狭槽
422：晶边
431：无狭槽部分
432：扁平端
502：半导体炉功能模块
504：处理器
506：电脑可读存储模块
508：控制器模块
510：使用者界面模块
512：网络连接模块
600：半导体炉制程
602，604，606，608，610：操作
具体实施方式
以下公开描述各种示例性的实施例，以实行本公开的不同特征。以下叙述各种构件以及排列方式的特定范例，以简化本公开。当然，相关内容仅为范例且意欲不限于此。举例来说，应理解的是，当一元件被称为“连接至”或“耦接至”另一元件时，此元件可能直接连接至或是耦接至另一元件，或者，有一个或多个元件位于其间。
除此之外，在各种范例中，本公开可能使用重复的参考符号及/或字母。这样的重复是为了简化以及清楚说明的目的，并不表示所讨论的各种实施例及/或配置之间的关联。
除此之外，所使用的空间相关用词，例如：“在…下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”等用词，是为了便于描述图式中一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。除了在图式中绘示的方位外，这些空间相关用词意欲包括使用中或操作中的装置的不同方位。设备可被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，且在此使用的空间相关用词亦可依此相同解释。
根据各种实施例的***以及方法涉及一种圆形的铅直晶圆容器杆。在各种实施例中，铅直晶圆容器可包括实体地连接至多个杆的杆组的基座。杆组的每一个杆可包括多个指状物，且多个指状物以彼此铅直堆叠的关系设置，并分别通过各别的狭槽彼此分隔。每一个狭槽可被配置以容纳晶圆的晶边，使得铅直晶圆容器可被配置而以铅直堆叠的关系来固定多个容器。而且，多个指状物的每一者可包括在最远的延伸处(例如，从杆的其余部分延伸)的圆形端。
在各种实施例中，每一个杆可包括最远离铅直晶圆容器被配置以保持的晶圆的后方杆部、相邻于后方杆部的中间杆部、相邻于中间杆部的倾斜杆部、倾斜指状部、最靠近铅直晶圆容器被配置以保持的晶圆的末端指状部。因此，末端指状部可被配置以接触晶圆。在各种实施例中，倾斜指状部可从圆形端沿着直线延伸。而且，倾斜杆部可从倾斜指状部沿着相同的直线延伸。在各种实施例中，倾斜指状部可被限制在彼此间隔约80度至约40度的二条直线(例如，二条线)内，例如，彼此间隔约53度。在某些实施例中，基座可包括开口，并以环形方式成形(例如，具有中心开口)。而且，在各种实施例中，杆组可包括三个杆。尽管某些实施例可将杆组设想为包括三个杆，不过，在各种实施例中，为了不同应用的期望，杆组可包括任意数量的杆。例如，在某些实施例中，铅直晶圆容器的杆组可包括二个杆，在其他实施例中，铅直晶圆容器的杆组可包括四个杆，或者，在又一些实施例中，铅直晶圆容器的杆组可包括五个杆。
在各种实施例中，后方杆部、中间杆部、倾斜杆部、倾斜指状部、末端指状部可沿着中心轴延伸。末端指状部沿着中心轴可较倾斜指状部短。而且，后方杆部沿着中心轴可较倾斜指状部短。
在特定实施例中，铅直晶圆容器可被配置以被放置在铅直热反应腔室内并在铅直热反应腔室内进行加工。可在诸如为氧化、扩散、掺杂、退火、化学气相沉积(chemicalvapor deposition，CVD)的半导体制程或制造步骤的环境下利用铅直热反应腔室。通常在加热受控(heated controlled)环境中的高温下执行这些制程。CVD是一种化学气相沉积制程，用于在晶圆上产生或沉积薄膜材料，包括但不限于金属、二氧化硅、钨、氮化硅、氧氮化硅、各种介电质。化学气相沉积制程需要将一个晶圆或多个晶圆放置在加热的反应腔室中，并将一种或多种反应气体引入腔室中。气体包含各种化学前驱物(例如SiH2Cl2以及NH3或硅烷以及NH3，以形成氮化硅薄膜)，其在加热的晶圆表面产生反应，以在加热的晶圆之上形成期望的半导体材料以及厚度的薄膜。通过调节以及尝试最佳化化学气相沉积制程参数(例如，晶圆的温度、反应腔室的压力、反应气体的流动路径以及速率、沉积时间或持续时间)来影响并控制通过化学气相沉积而沉积在晶圆上的薄膜的均匀性。
因此，铅直热反应腔室可作为在化学气相沉积制程中使用的加热或热反应腔室。这些铅直热反应腔室能够保持同时进行化学气相沉积批次制程的多个铅直堆叠的半导体晶圆。铅直热反应腔室可装载多个晶圆，在一些实施例中，这些晶圆被保持在称为铅直晶圆容器、晶圆梯(ladder)或晶圆舟(boat)的铅直堆叠的架子中。铅直晶圆容器可包括具有多个水平狭槽的框架(例如，杆以及基座)，每一个水平狭槽可将单个晶圆保持成与其他晶圆间隔且呈铅直堆叠的关系。在某些实施例中，铅直晶圆容器可保持约50个至约125个晶圆。在晶圆之间提供铅直空间，以允许化学气相沉积反应气体在晶圆之间循环，以在晶圆的顶部上形成期望的材料薄膜沉积物。在某些实施例中，铅直热反应腔室为圆柱形(亦称为反应管)，且通常具有封闭顶部以及开放的底部入口，以允许***保持铅直堆叠的晶圆的铅直晶圆容器。
铅直热反应腔室、铅直晶圆容器以及其他可能暴露于热以及腐蚀性气体的其他组件通常由石英或SiC制成，以承受化学气相沉积制程的温度，其范围约为200-1200摄氏温度(℃)。在一些应用中，温度取决于将沉积在晶圆上的半导体材料薄膜的类型。
铅直晶圆容器可设置在可开启/可关闭的盖组件上，且盖组件形成用于支撑铅直晶圆容器的底部入口以及平台。盖组件可被配置并适于暂时附接至以及密封反应腔室的底部入口，以在化学气相沉积制程期间形成气密(gas-tight)的暂时连接。盖组件可被安装在铅直升降机(elevator)或起降机(lift)上，其可***作以将铅直晶圆容器升高至反应腔室中或从反应腔室降低。反应腔室以及相关联的组件可包括具有气体入口以及气体出口的气体歧管(manifold)，以将化学气相沉积制程反应气体引入反应腔室中以及从反应腔室中移除化学气相沉积制程反应气体。在某些实施例中，可提供旋转器(例如，轴或其他旋转平台)，当铅直晶圆容器位于反应腔室中时，旋转器可旋转铅直晶圆容器以及被保持在铅直晶圆容器中的晶圆，以促进所有堆叠的晶圆的均匀的气体流动以及加热。
铅直半导体炉可包括热源，在一些实施例中，热源可包括电阻型加热器、辐射型加热器或电阻型加热器与辐射型加热器的组合。电阻型加热器的范例包括电阻线线圈元件等。辐射型加热器的一些范例包括加热灯或石英加热元件。加热器可设置在石英反应腔室外部但接近石英反应腔室，以加热腔室并提高腔室的内部温度。
图1是根据一些实施例的一铅直热反应腔室102的概念图，其中通过圆形的铅直晶圆容器杆保持的晶圆可被加工。在某些实施例中，铅直热反应腔室102可为一半导体炉104的一部分，半导体炉104对300mm晶圆或更小尺寸的晶圆进行加工。如图所示，可在接近铅直热反应腔室102的外周(例如，壁)处设置多个加热器区域106。可通过加热器界定每一个加热器区域106，且每一个加热器区域106包括加热器，在一些实施例中，加热器是电阻型加热器线圈或元件。例如，可在反应腔室的侧壁处、一个顶部加热器区域处以及一个底部加热器区域处设置加热器区域106。可提供电或电子加热器控制，以允许通过改变从电源输入的能量而调节从每一个加热器输出的温度。
半导体炉104可为结合一化学气相沉积铅直热反应腔室102的工具。半导体炉104可包括一绝缘外壳108(以虚线绘示)，且绝缘外壳108被配置并适于大致上在所有铅直热反应腔室102周围提供热围蔽(thermal enclosure)，以替铅直热反应腔室102建立温度受控的环境。化学气相沉积铅直热反应腔室102可包括内部空腔，其界定用于可移除地容纳铅直晶圆容器110的空间，且空间被配置并适于支撑以及保持多个铅直堆叠的晶圆112，如以下将进一步详细讨论的。在一些实施例中，铅直热反应腔室102可具有一封闭顶部114、一侧壁116以及一开放式(openable)底部入口118，以允许铅直晶圆容器110被***铅直热反应腔室102中并从铅直热反应腔室102中移除，以批次加工晶圆112。在一些实施例中，铅直晶圆容器110包括开放式框架结构，例如，梯形或杆形设计，其具有多个水平狭槽，以支撑晶圆112并允许反应气体在晶圆112的表面上方水平流动，以构建晶圆上期望的材料薄膜厚度。在一些实施例中，可将铅直晶圆容器110的尺寸设置成容纳约50个至约125个晶圆112或容纳更多的晶圆。然而，取决于铅直热反应腔室102的高度，铅直晶圆容器110可容纳任何合适数量的晶圆。在一些代表性的实施例中，铅直晶圆容器110中的晶圆112的通常铅直间距可为约6mm至约10mm。在某些实施例中，铅直晶圆容器110可由石英、SiC或用于热操作的任何其他合适的材料制成。
在一些实施例中，铅直热反应腔室102可具有圆柱形，且可由石英或SiC制成。而且，铅直热反应腔室102可包括诸如为多晶硅的涂层或取决于在腔室内进行的制程的类型所使用的其他涂层材料。取决于每一批次中要加工的晶圆的数量，铅直热反应腔室102可具有任何合适的高度或长度。在一些示例性实施例中，铅直热反应腔室102可具有100cm至150cm的代表性铅直高度或长度。然而，可提供任何合适的高度或长度。在一些实施例中，取决于在腔室中要同时加工的晶圆的数量，可将用于加工450mm晶圆的铅直热反应腔室102的直径设置成大于450mm并将腔室长度设置成约50cm至200cm。
开放式底部入口118可包括盖，盖可被密封至铅直热反应腔室102的开放式底部入口118，以形成用于加工晶圆112的气密腔室密封。在一些实施例中，开放式底部入口118可进一步包括凸缘以及盖。开放式底部入口118可包括支撑结构，以替可附接至盖的铅直晶圆容器110提供支撑。
可提供一反应气体供应连接入口120A以及一反应气体供应连接出口120B，以允许将一种或多种制程气体引入铅直热反应腔室102中或从铅直热反应腔室102中移除一种或多种制程气体。在某些实施例中，铅直热反应腔室102亦可与各种气体歧管、气体喷射器、炉冷却接合，以允许快速更换晶圆批次，在某些实施例中，可包括围蔽铅直热反应腔室102的外部绝缘外壳，且可包括铅直晶圆容器升降机或起降机以及机械控制手臂(robotically-controlled arm)，以将铅直晶圆容器110放置、升高、降低至铅直热反应腔室102中或从铅直热反应腔室102中放置、升高、降低铅直晶圆容器110。除此之外，铅直晶圆容器110可位于马达驱动机构(未示出)上的铅直热反应腔室102内，以允许堆叠的晶圆112在化学气相沉积制程期间旋转，以促进晶圆上所沉积的材料层的均匀厚度。除此之外，可通过温度控制器控制半导体炉104的操作以及晶圆112的批次加工，以调节从炉加热***输出的热量，包括温度上升速率以及温度下降速率。
在各种实施例中，铅直晶圆容器110可包括一基座122，基座122实体地连接多个杆124A、124B、124C的杆组。杆组的每一个杆124A、124B、124C可包括多个指状物123，多个指状物123以彼此铅直堆叠的关系设置，且分别通过各别的狭槽彼此分隔。每一个狭槽可被配置以接收晶圆112的晶边，使得铅直晶圆容器110可被配置而以铅直堆叠的关系来固定多个晶圆112。而且，多个指状物123的每一者可包括在最远的延伸处(例如，从杆的其余部分延伸)的圆形端。在各种实施例中，可选地，铅直晶圆容器110可包括一顶部基座126(以虚线绘示)。
在各种实施例中，铅直晶圆容器110可使用沿着铅直晶圆容器110的表面的轮廓或结构(例如，指状物123及/或指状物123之间的狭槽)来固定晶圆。在某些实施例中，指状物123可为圆形的，或在彼此相交的表面之间大于90度，以防止对铅直晶圆容器110的角落造成损坏以及防止对接触铅直晶圆容器110的其他物体(例如，晶圆)造成损坏。在某些实施例中，铅直晶圆容器110可被配置以使得铅直晶圆容器110的所有水平角落在相交的表面之间大于90度。在进一步的实施例中，可使得铅直晶圆容器110的所有水平角落在相交的表面之间(例如，在杆的水平剖面中可见的角)大于90度。用语“相交表面”可指称通常具有均匀的梯度或斜率的表面，而用语“角落”可指称表面之间的转折处(transition)。以下将进一步参考图1的剖面A-A，以讨论沿着杆124A的指状物123的更多细节。
图2绘示根据一些实施例的杆124A横越剖面的平面剖面图。如上所述，杆124A可包括指状物123，且指状物123具有在最远的延伸处(例如，从杆的其余部分延伸)的一圆形端204。
为了方便说明，可参考一中心轴206来讨论杆124A，中心轴206将杆124A从圆形端204的末梢一分为二。沿着中心轴206的方向，杆124A可包括后方杆部210、相邻于后方杆部210的中间杆部212，相邻于中间杆部212的倾斜杆部214、倾斜指状部216以及末端指状部218。因此，末端指状部218(以及倾斜指状部216的一部分)可被配置以接触晶圆(例如，晶圆的晶边)。在各种实施例中，倾斜指状部214可从圆形的末端指状部218沿着一直线220A或220B延伸。而且，倾斜杆部214可从倾斜指状部216沿着相同的直线220A或220B延伸。在各种实施例中，二条直线220A以及220B可具有彼此间隔约80度至约40度的一角度关系226，例如，彼此间隔约53度。
在各种实施例中，末端指状部218沿着中心轴206可较倾斜指状部216短。倾斜指状部216可较倾斜杆部214长。中间杆部212可较倾斜指状部216长。而且，后方杆部210可较中间杆部212短。
为了方便说明，可参考正交于中心轴206的一正交轴230来讨论杆124A。中间杆部212沿着正交轴230可具有最大距离(例如，中间杆部的一宽度232)。而且，后方杆部210沿着正交轴230的最短距离可与倾斜指状部216沿着正交轴230的最长距离(例如，倾斜指状部的一宽度234)相同。
在各种实施例中，杆124A在后方杆部210与中间杆部212之间、在中间杆部212与倾斜杆部214之间、在倾斜杆部214之间。在倾斜杆部214与倾斜指状部216之间、在倾斜指状部216与末端指状部218之间的转折处可不具有直角。例如，当作为杆124A的内部的角度测量时，形成于倾斜杆部214与倾斜指状部216之间的角落的一内角(internal angle)236A可大于90度。而且，当作为杆124A的内部的角度测量时，形成于中间杆部212与倾斜杆部214之间的角落的一内角236B可大于90度。而且，当作为杆124A的内部的角度测量时，形成于后方杆部210与中间杆部212之间的角落的一内角236C可大于90度。而且，在某些实施例中，末端指状部218可能以圆形曲率弯曲。然而，在其他实施例中，末端指状部218可能以椭圆形曲率弯曲。
在各种实施例中，不同部分(例如，后方杆部210、中间杆部212、倾斜杆部214、倾斜指状部216以及末端指状部218)之间的转折处在相交的表面之间可大于90度，以防止对铅直晶圆容器110的角落造成损坏以及防止对接触铅直晶圆容器110的其他物体(例如，晶圆)造成损坏。在某些实施例中，铅直晶圆容器110可被配置以使得铅直晶圆容器110的所有水平角落在相交的表面之间(例如，在不同部分之间的转折处)大于90度。在进一步的实施例中，可使得铅直晶圆容器110的所有水平角落在相交的表面之间(例如，在杆的水平剖面中可见的角，例如，内角236A、236B、236C)大于90度。
根据一些实施例，图3是根据一些实施例的与晶圆112接触的三个指状物的一平面图300，且三个指状物来自各别的杆124A、124B、124C。平面图300亦可沿着上述关于图1中的线A-A的平面。请再次参考图3，杆124A、124B、124C的每一者可包括多个指状物123。每一个指状物123可被配置以接触晶圆112的晶边，使得铅直晶圆容器110可被配置至晶圆。而且，指状物123可包括在最远的延伸处(例如，从杆124A、124B、124C的其余部分延伸)的圆形端。
图4A是根据一些实施例的杆124A的详细立体图。杆124A可包括多个指状物123，且多个指状物123以彼此铅直堆叠的关系设置，并分别通过各别的多个狭槽402彼此分隔。每一个狭槽402可被配置以容纳晶圆的晶边，使得铅直晶圆容器可被配置而以铅直堆叠的关系固定多个容器。而且，多个指状物123的每一者可包括在最远的延伸处(例如，从杆124A的其余部分延伸)的圆形端204。
如上所述，杆124A可包括后方杆部210、相邻于后方杆部210的中间杆部212，相邻于中间杆部212的倾斜杆部214、倾斜指状部216以及末端指状部218。因此，末端指状部218可被配置以接触晶圆(例如，晶圆的晶边)。在各种实施例中，倾斜指状部214可从圆形的末端指状部218沿着直线220B延伸。而且，倾斜杆部214可从倾斜指状部216沿着相同的直线220B延伸。
图4B是根据一些实施例的杆124B以及124C的立体图。在各种实施例中，铅直晶圆容器110可包括实体地连接杆124B、124C的一基座。杆组的每一个杆124B、124C可包括多个指状物123，且多个指状物123以彼此铅直堆叠的关系设置，并分别通过各别的狭槽402彼此分隔。每一个狭槽402可被配置以容纳晶圆112的一晶边422，使得铅直晶圆容器110可被配置而以铅直堆叠的关系固定多个晶圆112。而且，多个指状物123的每一者可包括在最远的延伸处(例如，从杆的其余部分延伸)的圆形端。
在各种实施例中，不同的杆124B、124C可具有不同的指状物123的排列方式。例如，杆124C可具有较杆124B更少的指状物123。更具体地，杆124C可具有一无狭槽(slotless)部分431，其中杆124C在与杆124B的相同的铅直方位(例如，高度或z轴)上不具有狭槽。
图4C是根据一些实施例的杆124A、124B、124C的立体图。如上所述，杆组的每一个杆124A、124B、124C可包括多个指状物，且多个指状物以彼此铅直堆叠的关系设置，并分别通过各别的狭槽彼此分隔。每一个狭槽可被配置以接收晶圆112的晶边，使得铅直晶圆容器110可被配置而以铅直堆叠的关系固定多个晶圆112。在各种实施例中，三个杆124A、124B、124C可用于将每一个晶圆固定在杆124A、124B、124C的每一者的三个位置中。
在各种实施例中，二个杆124A以及124C(亦称为前杆)可不同于杆124B(亦称为后杆)。例如，在某些实施例中，二个杆124A以及124C可具有约200mm3至约300mm3(例如，在某些实施例中，约264mm3)的剖面模数(a modulus of section)(例如，具有指状物的杆的总体积)、约20kg至约30kg(例如，约24kg)的断裂力、约70mm2至约80mm2(例如，约74mm2)的指状物尺寸(例如，末端指状部218以及倾斜指状部216的组合面积)、约40mm2至约50mm2(例如，约46mm2)的晶圆接触面积(例如，被配置以接触晶圆的指状物的面积)。在特定实施例中，杆124B可具有约300mm3至约400mm3(例如，在某些实施例中，约315mm3)的剖面模量(例如，具有指状物的杆的总体积)、约20kg至约30kg(例如，约28kg)的断裂力、约60mm2至约70mm2(例如，约61mm2)的指状物尺寸(例如，末端指状部218以及倾斜指状部216的组合面积)、约20mm2至约30mm2(例如，约29mm2)的晶圆接触面积(例如，被配置以接触晶圆的指状物的面积)。
图4D是根据一些实施例的铅直晶圆容器110的立体图。如上所述，铅直晶圆容器110可包括基座122，其界定了铅直晶圆容器110的端部，其中杆124A、124B、124C从端部延伸。而且，基座122可包括开口，并以环形方式成形(例如，具有中心开口)。这样的中心开口可用于减少基座中的材料量并允许更快地加热或冷却铅直晶圆容器110。在各种实施例中，顶部基座126亦可界定铅直晶圆容器110的端部，且杆124A、124B、124C从端部延伸。在各种实施例中，顶部基座126可包括狭槽430(例如，为了形成C形)，使得顶部基座126并非是完全环形的。这样的C形可允许顶部基座126因为热膨胀而在半导体炉的操作的期间更有效地膨胀以及收缩，且半导体炉是用于对装载至铅直晶圆容器110上的晶圆进行加工。除此之外，顶部基座126可包括一扁平端432，使得顶部基座126并非完全圆形的。这样的扁平端432可用于允许顶部基座126更佳地被安装至特定的半导体炉内。
图5是根据一些实施例的半导体炉的一半导体炉功能模块502的方框图。半导体炉功能模块502可为半导体炉的一部分。半导体炉功能模块502可包括处理器504。在进一步的实施例中，处理器504可作为一个或多个处理器来实行。
处理器504可***作地连接至一电脑可读存储模块506(例如：存储器及/或数据存储)、一控制器模块508(例如：控制器)、一使用者界面模块510(例如：使用者界面)、一网络连接模块512。在一些实施例中，电脑可读存储模块506可包括半导体炉逻辑(logic)，其可配置处理器504，以执行本文所讨论的各种制程。电脑可读存储模块506亦可存储数据，例如晶圆的识别码(identifiers)、半导体炉的识别码、特定气体或等离子体的识别码以及任何其他可用于执行本文所讨论的各种制程的参数或资讯。
半导体炉功能模块502可包括控制器模块508。控制器模块508可被配置以控制各种实体设备，且实体设备控制用于半导体炉、铅直热反应腔室、铅直晶圆容器等的移动或功能。例如，控制器模块508可被配置以控制移动铅直晶圆容器的机械手臂以及用于半导体炉或铅直热反应腔室等的致动器的至少其中一者。例如，控制器模块508可控制马达或致动器，且马达或致动器可移动或启动机械手臂、半导体炉的功能及/或铅直热反应腔室的功能的至少其中一者。可通过处理器控制控制器，且控制器可执行本文所讨论的各种制程的方面。
半导体炉功能模块502亦可包括使用者界面模块510。使用者界面模块510可包括供半导体炉功能模块502的操作者用于输入及/或输出的任何类型的界面，包括但不限于显示器、笔记本电脑、平板电脑或移动装置等。
网络连接模块512可促进半导体炉功能模块502与半导体炉功能模块502的各种装置及/或组件的网络连接，且网络连接可在半导体炉功能模块502的内部或外部通讯(例如：发送信号、信息、指令或数据)。在某些实施例中，网络连接模块512可促进实体连接，例如线路或总线(bus)。在其他实施例中，网络连接模块512可通过发射器、接收器及/或收发器促进无线连接，例如无线区域网络(wireless local area network，WLAN)。例如，网络连接模块512可促进与处理器504、电脑可读存储模块506、控制器模块508的无线或有线连接。
图6是根据一些实施例的一半导体炉制程600的流程图。如上所述，可通过半导体炉的组件执行半导体炉制程600。应注意的是，制程600仅为范例，并不意欲限制本公开。因此，应理解的是，可在图6的制程600之前、期间以及之后提供额外的操作，且可省略某些操作，并可与其他操作一起执行某些操作，且本文可能仅简短描述一些其他操作。
在操作602中，可将晶圆***铅直晶圆容器中。晶圆可为一批次的晶圆的一部分，且晶圆可被***铅直晶圆容器中，以通过彼此铅直堆叠的关系而固定(例如，被设置成一叠并相对于彼此铅直地放置)。可将铅直晶圆容器的尺寸设置成可保持任何数量的晶圆，例如，在一些实施例中，50个至125个晶圆或更多的晶圆。然而，取决于容置铅直晶圆容器的反应腔室的高度，铅直晶圆容器可保持任何合适数量的晶圆。在一些实施例中，铅直晶圆容器中的晶圆的铅直间距可为约6mm至约10mm。在某些实施例中，铅直晶圆容器可由石英、SiC或用于热操作的任何其他合适的材料制成。
在各种实施例中，可通过机械手(robotic handler)(例如，机器人或机械手臂)执行从铅直晶圆容器内的狭槽来回搬运晶圆。机械手可通过单个、平面、二轴、随机存取、匣至匣的运动来操纵晶圆转移。机械手可由用于热操作的合适材料组成，包括但不限于陶瓷(例如：石英)、金属(例如：不锈钢)、铝合金或氧化铝。
在各种实施例中，铅直晶圆容器可包括实体地连接至多个杆的杆组的基座。杆组的每一个杆可包括多个指状物，且多个指状物以彼此铅直堆叠的关系设置，并分别通过各别的狭槽彼此分隔。每一个狭槽可被配置以容纳晶圆的晶边，使得铅直晶圆容器可被配置而以铅直堆叠的关系来固定多个容器。而且，多个指状物的每一者可包括在最远的延伸处(例如，从杆的其余部分延伸)的圆形端。
在各种实施例中，每一个杆可包括最远离铅直晶圆容器被配置以保持的晶圆的后方杆部、相邻于后方杆部的中间杆部、相邻于中间杆部的倾斜杆部、倾斜指状部、最靠近铅直晶圆容器被配置以保持的晶圆的末端指状部。因此，末端指状部可被配置以接触晶圆。在各种实施例中，倾斜指状部可从圆形端沿着直线延伸。而且，倾斜杆部可从倾斜指状部沿着相同的直线延伸。在各种实施例中，倾斜指状部可被限制在彼此间隔约80度至约40度的二条直线(例如，二条线)内，例如，彼此间隔约53度。在某些实施例中，基座可包括开口，并以环形方式成形(例如，具有中心开口)。而且，在各种实施例中，杆组可包括三个杆。尽管某些实施例可将杆组设想为包括三个杆，不过，在各种实施例中，为了不同应用的期望，杆组可包括任意数量的杆。例如，在某些实施例中，铅直晶圆容器的杆组可包括二个杆，在其他实施例中，铅直晶圆容器的杆组可包括四个杆，或者，在又一些实施例中，铅直晶圆容器的杆组可包括五个杆。
在操作604中，可将铅直晶圆容器***铅直热反应腔室中。在某些实施例中，为了定位以及经由铅直热反应腔室的开放式底部入口将铅直晶圆容器抬升至热反应腔室内，铅直晶圆容器可被放置在铅直晶圆容器升降机或起降机以及机械控制手臂(例如：机器人或机械手臂)上。开放式底部入口可包括可开启或可关闭以密封铅直热反应腔室的开放式底部入口的盖，以形成用于加工晶圆的气密腔室密封。
在各种实施例中，铅直晶圆容器可设置在可开启/可关闭的盖组件上，且盖组件形成用于支撑铅直晶圆容器的底部封闭入口以及平台。盖组件可被配置并适于暂时附接至以及密封反应腔室的底部入口，以在制程期间形成气密的暂时连接。盖组件可安装在铅直升降机或起降机上，且升降机或起降机可***作以将铅直晶圆容器抬升至反应腔室内。
如上所介绍的，在一些实施例中，铅直热反应腔室可具有圆柱形状，且可由石英或SiC制成。取决于每一批次中要加工的晶圆的数量(例如，铅直晶圆容器的尺寸及/或在加工晶圆的一个阶段或每一批次中要加工的晶圆的期望数量)，铅直热反应腔室可具有任何合适的高度或长度。在一些示例性实施例中，铅直热反应腔室可具有100cm至150cm的代表性铅直高度或长度。然而，可提供任何合适的高度或长度。在一些实施例中，取决于在腔室中要同时加工的晶圆的数量，可将用于加工450mm晶圆的铅直热反应腔室的直径设置成大于450mm并将腔室长度设置成约50cm至200cm。
在操作606中，可在铅直热反应腔室内对在铅直晶圆容器内的晶圆进行加工。可在诸如为氧化、扩散、掺杂、退火、化学气相沉积的半导体制程或制造步骤的环境下利用铅直热反应腔室。通常在加热受控环境中的高温下执行这些制程。例如，CVD是一种化学气相沉积制程，用于在晶圆上产生或沉积薄膜材料，包括但不限于金属、二氧化硅、钨、氮化硅、氧氮化硅、各种介电质。化学气相沉积制程需要将一个晶圆或多个晶圆放置在加热的反应腔室中，并将一种或多种反应气体引入腔室中。气体包含各种化学前驱物(例如SiH2Cl2以及NH3或硅烷以及NH3，以形成氮化硅薄膜)，其在加热的晶圆表面产生反应，以在加热的晶圆的上形成期望的半导体材料以及厚度的薄膜。通过调节以及尝试最佳化化学气相沉积制程参数(例如，晶圆的温度、反应腔室的压力、反应气体的流动路径以及速率、沉积时间或持续时间)来影响并控制通过化学气相沉积而沉积在晶圆上的薄膜的均匀性。
在各种实施例中，反应腔室以及相关联的组件可包括具有气体入口以及气体出口的气体歧管，以将化学气相沉积制程反应气体引入反应腔室中以及从反应腔室中移除化学气相沉积制程反应气体。在某些实施例中，可提供旋转器(例如，轴或其他旋转平台)，当铅直晶圆容器位于反应腔室中时，旋转器可旋转铅直晶圆容器以及被保持在铅直晶圆容器中的晶圆，以促进所有堆叠的晶圆的均匀的气体流动以及加热。
在操作608中，可从铅直热反应腔室中移除铅直晶圆容器。在某些实施例中，为了定位以及经由铅直热反应腔室的开放式底部入口从热反应腔室中降低铅直晶圆容器，铅直晶圆容器可在铅直晶圆容器升降机或起降机以及机械控制手臂(例如：机器人或机械手臂)上。在各种实施例中，铅质晶圆容器可设置在可开启/可关闭的盖组件上，且盖组件形成用于支撑铅直晶圆容器的底部入口以及平台。盖组件可被配置并适于暂时自反应腔室的底部入口分离并解除密封(unseal)，以放泄(release)铅直晶圆容器。盖组件可安装在铅直升降机或起降机上，且升降机或起降机可***作以从反应腔室中降低铅直晶圆容器。
在操作610中，可从铅直晶圆容器中移除晶圆。在某些实施例中，可从铅直晶圆容器中移除晶圆，以进行进一步加工。在各种实施例中，可通过机械手(例如，机器人或机械手臂)执行从铅直晶圆容器内的狭槽来回搬运晶圆。机械手可通过单个、平面、二轴、随机存取、匣至匣的运动来操纵晶圆转移。
在一些实施例中，提供一种铅直晶圆容器***。铅直晶圆容器***包括一基座以及包括连接至基座的多个杆的一杆组，其中杆组的每一个杆包括多个指状物，且多个指状物以彼此铅直堆叠的关系设置，并分别通过各别的狭槽彼此分隔，其中每一个狭槽被配置以容纳一晶圆的一晶边，而且，其中多个指状物的每一者包括在一最远的延伸处的一圆形端。
在一些实施例中，每一个杆包括离晶圆最远的一后方杆部、相邻于后方杆部的一中间杆部、相邻于中间杆部的一倾斜杆部、一倾斜指状部以及包括指状物的一末端指状部。在一些实施例中，末端指状部被配置以接触晶圆。在一些实施例中，倾斜指状部从圆形端沿着一直线延伸。在一些实施例中，倾斜杆部从倾斜指状部沿着直线延伸。在一些实施例中，倾斜指状部界定出二倾斜线，且倾斜线彼此间隔约80度至约40度。在一些实施例中，倾斜指状部界定出二倾斜线，且倾斜线彼此间隔53度。在一些实施例中，铅直晶圆容器***还包括一铅直热反应腔室，其中杆组被配置以设置在铅直热反应腔室中。
在另一些实施例中，提供一种铅直晶圆容器。铅直晶圆容器包括一基座以及包括连接至基座的多个杆的一杆组，其中杆组的每一个杆包括多个指状物，且多个指状物以铅直堆叠的关系设置，并分别通过各别的狭槽彼此分隔，其中每一个狭槽被配置以容纳晶圆，其中多个指状物的每一者包括在一最远的延伸处的一圆形端，而且，其中每一个杆包括最远离晶圆的一后方杆部、相邻于后方杆部的一中间杆部、相邻于中间杆部的一倾斜杆部、一倾斜指状部、包括多个指状物的一末端指状部。
在一些实施例中，基座包括一开口。在一些实施例中，杆组包括三个杆。在一些实施例中，后方杆部从中间杆部沿着二倾斜线延伸，且倾斜线彼此间隔约80度至约40度。在一些实施例中，后方杆部、中间杆部、倾斜杆部、倾斜指状部以及末端指状部沿着一中心轴延伸，且其中末端指状部沿着中心轴较倾斜指状部短。在一些实施例中，后方杆部、中间杆部、倾斜杆部、倾斜指状部以及末端指状部沿着一中心轴延伸，且其中后方杆部沿着中心轴较倾斜指状部短。
在另一些实施例中，提供一种利用铅直晶圆容器的方法。利用铅直晶圆容器的方法包括将一晶圆***一铅直晶圆容器中，其中铅直晶圆容器包括一基座以及包括连接至基座的多个杆的一杆组，其中杆组的每一个杆包括多个指状物，且多个指状物以彼此铅直堆叠的关系设置，并分别通过各别的狭槽彼此分隔，其中每一个狭槽配置以容纳一晶圆晶边，而且，其中多个指状物的每一者包括在一最远的延伸处的一圆形端。利用铅直晶圆容器的方法还包括将铅直晶圆容器***至一铅直热反应腔室中。利用铅直晶圆容器的方法进一步包括在铅直热反应腔室内加热铅直晶圆容器。
在一些实施例中，利用铅直晶圆容器的方法还包括经由穿过铅直热反应腔室的一底部入口的一铅直运动将铅直晶圆容器***铅直热反应腔室中。在一些实施例中，利用铅直晶圆容器的方法还包括使一反应气体在晶圆的一表面的上方水平流动。在一些实施例中，利用铅直晶圆容器的方法还包括在加热铅直晶圆容器时，将一反应气体泵送至铅直热反应腔室。在一些实施例中，每一个杆包括离晶圆最远的一后方杆部、相邻于后方杆部的一中间杆部、相邻于中间杆部的一倾斜杆部、一倾斜指状部以及包括指状物的一末端指状部。在一些实施例中，倾斜指状部界定出二倾斜线，且倾斜线彼此间隔约80度至约40度。
前面概述数个实施例的特征，使得本技术领域中具有通常知识者可更好地理解本公开的各方面。本技术领域中具有通常知识者应理解的是，可轻易地使用本公开作为设计或修改其他制程以及结构的基础，以实现在此介绍的实施例的相同目的及/或达到相同优点。本技术领域中具有通常知识者亦应理解的是，这样的等效配置并不背离本公开的精神以及范畴，且在不背离本公开的精神以及范畴的情形下，可对本公开进行各种改变、替换以及更改。
在本文中使用的用语“模块”，可指称软件、固件、硬件或这些元件的任意组合，用于执行本文所描述的相关功能。除此之外，为了讨论的目的，各种模块被描述为分离的模块。然而，对于本技术领域中具有通常知识者明显的是，可结合两个或多个模块以形成单一模块，且此单一模块可根据本公开的实施例执行相关功能。
本技术领域中具有通常知识者更应理解的是，各种说明性的逻辑方块、模块、处理器、手段、电路、方法以及功能的任一种，与本公开各方面有连结者，可以通过电子硬件(例如：数字实现、模拟实现、或是两者的组合)、固件、程序的各种形式或包含指令的设计代码(为方便起见，这里可指为“软件”或“软件模块”)，或是任一种这些技术的组合被实现。为了清楚地说明硬件、固件以及软件的这种可互换性，前面已经总体上根据功能描述了不同的说明性的构件、方框、模块、电路和步骤。无论这种功能是否被实现为硬件、固件或软件，或这些技术的组合，取决于特定应用以及强加于整体***的设计限制。技术人员可以针对每个特定应用以不同的方式实现上述的功能，但是这样的实现决定并不背离本公开的范畴。
除此之外，在本技术领域中具有通常知识者应理解的是，在这边所提到的不同的说明性的逻辑方框、模块、装置、构件以及电路，可实现在集成电路(integrated circuit，IC)中或是通过集成电路被进行，集成电路可包括一般目的处理器、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、特定应用集成电路(application specificintegrated circuit，ASIC)、场域可编程逻辑门阵列(field programmable gate array，FPGA)或其他可编程逻辑仪器、或是任一种这些的组合。逻辑方块、模块、以及电路可还包括天线及/或收发器以在网络中或是装置中与不同的构件通信。一般目的处理器可为微处理器，但也可交替为现有的处理器、控制器、或是状态机的任一种。处理器也可被实现为计算机装置的组合，例如，数字信号处理器与微处理器、多个微处理器、一个或多个微处理器与数字信号处理器的核心接合的组合、或是任一种其他合适的结构以进行这边所提到的功能。
除非另外特别说明，否则诸如“可”、“可以”、“可能”或“会”之类的条件用语，在上下文中通常被理解为用于表达特定实施例包括特定特征、元件及/或步骤、而其他实施例不包括特定特征、元件及/或步骤。因此，这种条件用语通常不意图隐含一个或多个实施例以任一种方式所需要的特征、元件及/或步骤，或是不意图隐含一个或多个实施例必然包括具有或不具有使用者放入或驱使的判断逻辑，无论这些特征、元件及/或步骤是否在任一特定实施例中被包括或进行。
除此之外，在读过本公开后，在本技术领域中具有通常知识者能够配置功能实体以进行这边所提到的操作。这里所使用的用词“配置”是关于特定的操作或是功能，可指为***、装置、构件、电路、结构、机器等物理上或是实际上被架构、编程及/或安排以进行特定的操作或是功能。
除非另外特别说明，否则选言(disjunctive)用语像是句子“X、Y、Z中的至少一个”，在上下文中通常被理解为用于表现项目、条目等可为X、Y、Z中之一或是任一个它们的组合(例如，X、Y、及/或Z)。因此，这种选言用语通常不意图，且不应隐含需要至少一个X、至少一个Y、或至少一个Z出现的特定的实施例。
须强调的是，可对于上述的实施例、在其他可接受的范例中已知的元件作许多变化以及修改。所有这样的修改以及变化意图被包括本公开的范畴中且由所附的权利要求被保护。

Claims (1)

1.一种铅直晶圆容器***，包括：
一基座；以及
一杆组，包括连接至该基座的多个杆，其中该杆组的每一个杆包括多个指状物，所述指状物以彼此铅直堆叠的关系设置，并通过各别的多个狭槽彼此分隔，其中所述狭槽的每一者被配置以容纳一晶圆的一晶边，且其中所述指状物的每一者包括在一最远的延伸处的一圆形端。
CN202110053726.1A 2020-01-17 2021-01-15 铅直晶圆容器*** Pending CN113140493A (zh)

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