TW202119480A

TW202119480A - 均質裝置

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Publication number: TW202119480A
Application number: TW109131799A
Authority: TW
Inventors: 珍查爾斯洛雷茲; 釋維阮
Original assignee: 法商塞姆科智慧科技法國公司
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2020-09-16
Publication date: 2021-05-16
Also published as: WO2021052917A1; EP4032120B1; FR3101196A1; CN114746992A; FR3101196B1; EP4032120A1

Abstract

本揭露案考量一種裝置，包括第一及第二板（12、14），及用於將板保持為面對面的裝置（30），其中第一板（12）包括至少十個貫穿開口（24），且第二板並未藉由開口通過。

Description

均質裝置

本揭露案大致考量用於設施的均質裝置，用於使用至少一個處置氣體來處置部件，特定而言為矽晶圓。

已知實行不同矽晶圓處置，特定而言，摻雜、擴散及氧化處置。此等處置大致包含將晶圓引入熔爐中，將晶圓維持在處置溫度下，且將可能與載氣混和的至少一個反應氣體引入熔爐中。在熔爐中的壓力可為大氣壓力或低於大氣壓力。

所使用的水平或垂直熔爐大致具有管狀的包體，在其內部矽晶圓安排在支撐件上。包體的一端提供門以允許引入晶圓。包體的另一端藉由固定的終端壁關閉。反應氣體大致通過在固定的終端壁中作成的孔洞而注入。

對施加至晶圓的處置意圖對引入熔爐中的所有晶圓均勻地執行。此暗示著到達各個晶圓的反應氣體的流動為實質上均質的。此均勻的分配可能難以達成，特別對於最靠近反應氣體引入的區域的晶圓，特別為當在包體中的壓力低於大氣壓力時。

因此，實施例之目標為至少部分解決先前所述處置設施之缺點。

實施例之一目標為強化到達在處置設施中安排待處置之部件的氣體流動的均質性。

實施例之另一目標為用於在處置設施的包體中的壓力低於大氣壓力。

為了此目的，實施例提供一種裝置，包含第一及第二板，及用於將板保持為面對面的裝置，其中第一板包含至少十個貫穿開口，且第二板並未藉由開口通過。

根據實施例，介於兩個板之間的間隔在從10mm至150mm之範圍中。

根據實施例，第一及第二板具有相同的尺寸。

根據實施例，第一及第二板為平行的。

根據實施例，第一及第二板之各者內接在圓柱體之中，圓柱體具有圓形基座，圓形基座具有在從200mm至400mm之範圍中的直徑。

根據實施例，保持裝置完全裝載於第一及第二板之間。

實施例亦提供一種矽晶圓摻雜、擴散或氧化設施，包含熔爐，以能夠藉由門緊密關閉的包體提供，其中在包體中引入晶圓，該熔爐包含至少一個管子，用於使得至少一個氣體至包體中，及至少一個氣體抽出管子，及抽吸手段，連接至抽出管子，配置成在包體中建立低壓。設施進一步包含先前界定的裝置，安排在入口管子的出口及晶圓之間，第一板面向晶圓，且第二板面向入口管子的出口。

根據實施例，各個矽晶圓包含藉由邊緣連接的兩個相對表面，且矽晶圓在包體中實質上水平或垂直地安排。

實施例亦提供一種摻雜或擴散或氧化矽晶圓之方法，晶圓引入藉由門緊密關閉的熔爐的包體中，熔爐包含至少一個管子，用於使得至少一個氣體至包體中，及至少一個氣體抽出管子，及抽吸手段，連接至抽出管子且在包體中建立低壓，如先前界定的裝置安排在入口管子的出口及晶圓之間，第一板面向晶圓，且第二板面向入口管子的出口。

在各種圖式中藉由類似的元件符號表示類似的特徵。特定而言，在各種實施例之中共通的結構及/或功能特徵可具有相同的元件符號，且可佈置相同的結構、尺寸及材料特性。為了清楚起見，僅圖示且詳細說明實用於理解此處所述的實施例的步驟及元件。特定而言，矽晶圓處理方法為已知的，且並未詳細說明。

在以下說明中，當參考修飾絕對位置的詞彙時，例如「前面」、「後面」、「頂部」、「底部」、「左側」、「右側」的詞彙等等，或相對位置，例如「上方」、「下方」、「上部」、「下部」的詞彙等等，或修飾方向的詞彙，例如「水平」、「垂直」的詞彙等等，除非另外說明，此參照在正常使用的位置中的矽晶圓處置設施。除非另外說明，「約」、「大約」、「實質上」及「在級數中」的表述表示在10%之中，且較佳地在5%之中。當與方向或角度關聯使用「約」、「大約」、「實質上」及「在級數中」的表述時，此等表示在10°之中，且較佳地在5°之中。

本發明考量用於設施的均質裝置，用於處置部件，特定為矽晶圓。均質裝置的實施例將首先關於第1至4圖說明，且使用此均質裝置的處置方法之實施例將關於第5至9圖說明。

第1圖為均質裝置10的實施例之簡化的立體圖。第2、3及4圖分別為均質裝置10的變化的部分透視立體圖、部分透視前視圖及部分透視側視圖。

均質裝置10包含第一及第二板12、14。板12、14較佳為平面的。板12、14較佳為平行的。板12包含外部邊緣16且板14包含外部邊緣18。板12、14較佳地具有相同尺寸。板12、14的邊緣16、18的形狀特別取決於包體的形狀，在此包體內部意圖安排均質裝置10。在第1圖中所顯示的實施例中，各個板12、14具有圓形形狀。在第2至4圖中圖示的變化中，各個板12、14的邊緣16、18具有圓形形狀，除了直線的部分20、22。各個板12、14的厚度為例如在從1mm至10mm的範圍中，舉例而言，等於大約3mm。各個板12、14可以石英、或碳化矽、或矽作成，且較佳地為石英。根據實施例，各個板12、14在第3圖的前視圖中內接於具有在從200mm至400mm之範圍的直徑的圓形之中，舉例而言，等於大約300mm。

第一板12藉由開口24橫跨。第二板14為實心的，亦即，不藉由開口橫跨。各個開口24可具有圓形剖面。根據實施例，各個開口24的直徑在從2mm至20mm的範圍中，舉例而言，等於大約6mm。開口24的數量可從30個變化至300個，且可舉例而言等於大約60個。根據實施例，開口24在板12上實質上均勻地分配。根據實施例，開口24從板12的中心分配在同心圓上。每個圓的開口24的數量可經選擇，使得在相同圓上兩個鄰接開口之間的距離相對於在內部鄰接圓上兩個鄰接開口之間的距離增加，較佳地以小於50%增加。

根據實施例，均質裝置10包含連接裝置30，將第一板12固定連接至第二板14。根據實施例，連接裝置30完全安排在兩個板12、14之間。根據實施例，連接裝置30包含間隔器32，安排在板12、14之間，且緊固至板12、14。連接裝置30維持板12、14之間的自由區域33。如一範例，第1至4圖顯示以圓柱形棒形式的三個間隔器32，具有平行軸，且在其軸端處緊固至板12、14。根據實施例，介於板12、14之間的間隔在從10mm至60mm之範圍中，舉例而言，等於大約35mm。如一範例，各個圓柱形棒32具有在從5mm至15mm之範圍中的直徑，舉例而言，等於大約10mm。棒32可以與板12、14相同的材料作成，特定而言，石英、碳化矽或矽，且較佳地為石英。

根據實施例，均質裝置10包含用於支撐板12、14的裝置34。根據實施例，支撐裝置34包含兩個腿36，意圖放置在包體上，於操作中均質裝置10安排在此包體內部。根據實施例，腿36相對應至棒具有平行軸。各個棒36的長度可在從100mm至300mm的範圍中，舉例而言，等於大約180mm。如一範例，各個腿36具有在從5mm至15mm之範圍的直徑，舉例而言，等於大約10mm。各個腿36藉由兩個棒38耦合至間隔器32之一者。腿36及棒38可以與板12、14相同的材料作成，特定而言，石英、碳化矽或矽，且較佳地為石英。

第5圖為處置設施40之實施例的簡化的剖面視圖，包含均質裝置10。第6至9圖顯示處置設施40的更詳細實施例。

處置設施40，特定用於矽晶圓42的摻雜、擴散或氧化，包含熔爐44，以與加熱手段48相關聯的軸A的緊密包體46提供，且具有矽晶圓42意圖送至先前所述引入其中的操作之一者。加熱手段48並未顯示於第8圖中，且僅部分顯示於第9圖中。根據實施例，軸A為實質上水平的。第5圖的剖面平面則為包含軸A的垂直平面。

熔爐44包含至少一個管子50，用於使得至少一個氣體至包體46中，以執行所欲處置操作。熔爐44進一步包含氣體抽出管子52，及連接至該氣體抽出管子52的抽吸手段54，配置成在包體中建立恆定控制的低壓，其中抽吸手段54可與熔爐44分開在適中區中。抽出手段54可包含抽吸幫浦。根據實施例，在包體46中的平均壓力可在從100Pa（1毫巴）至90,000Pa（900毫巴）的範圍中。

包體46舉例而言具有管狀的軸A的中心主體56。較佳地，中心主體56具有圓形環的形式的剖面。當包體的內部空間受到低壓時，此安排提供包體46的壁具有對大氣壓力良好的機械抗性。根據實施例，包體46沿著軸A在一端藉由固定的終端壁58緊密關閉。終端壁58可具有半球形的形狀。包體46在沿著軸A相對於終端壁58的端處藉由門60關閉，門60在圖式中顯示的關閉位置及開啟位置之間移動。當門在關閉的位置中時，包體46為實質上氣密的。

加熱手段48舉例而言包含電阻器，例如分配或纏繞在管狀包體46四周，且從其以一距離安排或與其接觸。為了耐熱，包體46的管狀壁、終端58及門60可以石英作成。包體46可安裝以碳化矽作成的內部套筒。門60的關閉及開啟動作沿著管狀包體46的縱軸A實行。熔爐44可包含溫度感測器（未顯示），舉例而言，安排在第6至7圖中所顯示的石英棒61上。

在本實施例中，晶圓42在包體46中實質上水平地安排。根據實施例，矽晶圓42安排在隔間62上，矽晶圓42垂直堆疊在隔間62中，用於通過氣體的空隙可維持在各對鄰接晶圓42之間。隔間62可以碳化矽或石英作成。定位晶圓42的複數個隔間62可同時在包體46中一個接著一個安排。根據實施例，定位晶圓42的複數個隔間62可在移動載具64上一個接著一個安排，移動載具64可引入包體46中或從包體46抽出。根據實施例，至少兩個載具64可同時安排在包體46中。第5圖顯示載具64在包體46中支撐定位晶圓42的兩個隔間62，且第6至8圖顯示一個接著一個的兩個載具64之各者在包體46中支撐定位晶圓42的五個隔間62。各個隔間可包含把手66，僅顯示於第6至8圖中，而能夠藉由安排在處置設施40外側的機械手臂（未顯示）抓取，且能夠將隔間62放置在載具64上或從載具64移除隔間62。

根據實施例，載具64的位移可藉由致動手段達成，特別包含與載具64合作的橫樑68，且藉由馬達70沿著包體46的縱軸放置。門60的位移可與橫樑68的位移同時實行。

在定位於包體46中之後支撐晶圓42的隔間62以一距離從終端壁58及門60安排，而建立定位於終端壁58及隔間62之間的上游區域72，及定位於門60及隔間62之間的下游區域74。在包體46中氣體的路徑從上游區域72至與後者以一距離定位的下游區域74而建立，矽晶圓42安排在氣體路徑上的兩個區域之間。晶圓42安排在熔爐的包體46中，橫越其中的氣體流動方向。因此建立歸因於氣體可掃掠待處理的晶圓42之表面的阻力損失。

用於使得氣體至熔爐的包體46中的管子50完全橫跨其終端壁58，且出現至上游區域72中，且氣體抽出管子52完全橫跨終端壁58，在包體46中延伸，且出現至下游區域74中。設施40可包含元件用於控制且調節在熔爐的包體46中建立的低壓。控制元件可包含在入口管子50上及/或在抽出管子52上提供的閥門（未顯示）。

均質裝置10安排在上游區域72中的包體46中，且***入口管子50的出口75及隔間62之間。包含開口24的板12引導朝向隔間62，同時實心板14引導朝向入口管子50的出口75。均質裝置10放置於包體46的內壁上。如第5及9圖中所顯示，板12、14的尺寸使得在板14的外部邊緣及包體46之間存在通道78。

根據實施例，板14能夠中斷藉由入口管子50引入的氣體流動。此舉造成湍流的形成，在第5圖中藉由箭頭80圖示，而增加在上游區域72中氣體停留的時期。此舉能夠強化反應氣體的加熱及混合。氣體透過通道78旁通板14，且至少部分的氣體分配於板12及14之間的自由區域33中，在第5圖中藉由箭頭82圖示，且貫穿開口24橫跨板12，在第5圖中藉由箭頭84圖示。此舉能夠強化沿著包體46的縱軸A到達晶圓42的氣體流動的均質性，特別為最靠近均質裝置10的晶圓42。此舉能夠強化施加至晶圓42的處置的均勻性。有利地，各個晶圓42的主要表面在包體46中實質上平行於氣體流動。

已說明各種實施例及變化。本領域中技藝人士將理解此等各種實施例及變化的某些特徵可結合，且對本領域中技藝人士將發生其他變化。特定而言，儘管在所述的實施例中，氣體流動從上游區域72至下游區域74，顯然在包體46中的氣體的路徑可從下游區域74至上游區域72而實施，入口管子50接著出現至下游區域74中，且抽出管子52出現至上游區域72中。再者，儘管在先前所述的實施例中，包體46的縱軸A實質上為水平的，但包體46的縱軸A可為不同指向，且舉例而言為實質上垂直的。再者，儘管在先前所述的實施例中，矽晶圓42在包體46中實質上水平地安排，但矽晶圓42的安排可為不同的。如一範例，晶圓42在包體中可實質上垂直地安排。

最後，實施例之實際實施及此處所述的變化基於此處以上提供的功能性指示在本領域中技藝人士的能力之中。

10:均質裝置 12:第一板 14:第二板 16:邊緣 18:邊緣 20:直線的部分 22:直線的部分 24:開口 30:連接裝置 32:間隔器 33:自由區域 34:支撐裝置 36:腿 38:棒 40:處置設施 42:矽晶圓 44:熔爐 46:包體 48:加熱手段 50:管子 52:管子 54:抽吸手段 56:中心主體 58:終端壁 60:門 61:石英棒 62:隔間 64:載具 66:把手 68:橫樑 70:馬達 72:上游區域 74:下游區域 75:出口 78:通道 80:箭頭 82:箭頭 84:箭頭

以上特徵及優點以及其他者，將在以下具體實施例之說明中，藉由參考隨附圖式之圖示且非限制之方式詳細說明，其中：

第1圖為均質裝置之實施例的立體圖；

第2圖為顯示於第1圖的均質裝置之變化的立體圖；

第3圖為第2圖的均質裝置之前視圖；

第4圖為第2圖的均質裝置之側視圖；

第5圖為處置設施的實施例之部分簡化的剖面視圖；

第6圖為處置設施的實施例之更詳細的立體圖，具有部分剖面；

第7圖為顯示於第6圖中的處置設施的側視圖，具有部分剖面；

第8圖為顯示於第6圖中的處置設施的頂部視圖，具有部分剖面；及

第9圖為沿著正交於設施的縱軸的平面，顯示於第6圖中的處置設施的剖面圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

10:均質裝置

12:第一板

14:第二板

16:邊緣

18:邊緣

24:開口

30:連接裝置

32:間隔器

33:自由區域

34:支撐裝置

36:腿

38:棒

Claims

一種裝置，包含第一及第二板（12、14），及用於將該等板保持為面對面的一裝置（30），其中該第一板（12）包含至少十個貫穿開口（24），且該第二板並未藉由開口通過。
如請求項1所述之裝置，其中介於該等兩個板之間的該間隔在從10mm至50mm的範圍中。
如請求項1所述之裝置，其中該等第一及第二板（12、14）具有相同的尺寸。
如請求項1所述之裝置，其中該等第一及第二板（12、14）為平行的。
如請求項1所述之裝置，其中該等第一及第二板（12、14）之各者內接在一圓柱體之中，該圓柱體具有一圓形基座，該圓形基座具有在從200mm至400mm之範圍中的一直徑。
如請求項1所述之裝置，其中該保持裝置（30）完全裝載於該等第一及第二板（12、14）之間。
一種矽晶圓摻雜、擴散或氧化設施（42），包含一熔爐（44），以能夠藉由一門（60）緊密關閉的一包體（46）提供，其中在該包體中引入晶圓，該熔爐包含至少一個管子（50），用於使得至少一個氣體至該包體（46）中，及至少一個氣體抽出管子（52），及抽吸手段（54），連接至該抽出管子（52），配置成在該包體（46）中建立一低壓，該設施進一步包含如請求項1所述之該裝置，安排在該入口管子（50）的出口（75）及該等晶圓之間，該第一板（12）面向該等晶圓，且該第二板（14）面向該入口管子（50）的該出口。
如請求項7所述之設施，其中各個矽晶圓（42）包含藉由一邊緣連接的兩個相對表面，且其中該等矽晶圓在該包體（46）中實質上水平或垂直地安排。
一種摻雜或擴散或氧化矽晶圓（4）之方法，該等晶圓引入藉由一門（60）緊密關閉的一熔爐（44）的包體中，該熔爐包含至少一個管子（50），用於使得至少一個氣體至該包體（46）中，及至少一個氣體抽出管子（52），及抽吸手段（54），連接至該抽出管子（52）且在該包體（46）中建立一低壓，如請求項1至6任一項所述之該裝置安排在該入口管子（50）的出口（75）及該等晶圓之間，該第一板（12）面向該等晶圓，且該第二板（14）面向該入口管子（50）的該出口。