专利名称：用于炉的基座的制作方法
技术领域：
0001本发明一般涉及处理半导体衬底的立式炉，更具体地涉及在立式炉中支撑晶片舟(wafer boat)的基座。
背景技术：
0002对于在立式炉中使用晶片舟的高温处理，基座通常用在炉子的下端从而支撑晶片舟并在炉子的底部提供热绝缘塞。这样的基座通常包括在石英套内的绝缘材料，该石英套支撑晶片舟且绝缘材料提供热绝缘。
0003图1A中示出了具有这样基座的炉子。炉子整体由附图标记1指示并提供有基座90。处理管10包括馈气管12以在其顶端将气体供给到管10内，处理管10由法兰14支撑。气体是从管10的下端通过排气管排出的，该排气管没有示出。圆柱形处理管10被圆柱形加热线圈20，绝缘材料30和外壳40包围。金属门板50支撑静止的石英门板60，并包括位于其中央区域的舟旋转轴承70。轴承70支撑旋转石英门板80，该石英门板80支撑基座90。基座90支撑晶片舟200。基座90和晶片舟200可借助提升机构(未示出)插入到炉子1中并可从其中取出。晶片舟200凸出到批处理室或反应空间16，即，炉子1中的容积，其中处理气体可在半导体加工处理中与晶片(未示出)作用。可以理解的是，在所示的炉子1中处理管10、基座90和门板一起界定了反应空间16。
0004基座90中的绝缘材料通常是具有高比例的孔的材料，如陶瓷泡沫或陶瓷纤维材料。该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。因为绝缘材料的高比率的开孔和大表面面积，所以不希望将材料暴露到处理气体，绝缘材料通常放置在石英套92中。然而，在加载基座90至热炉子，如炉子1中时，基座90变热且石英套92中的气体膨胀。对于如约1000℃温度的处理室，以及对于室温下基座90内约为大气压的内部气体压力，基座将可能由于加热引起的内气压的增加而爆炸。
0005为了防止爆炸，一个可能的解决方案是在制造过程中抽空基座。然而，这个过程复杂且基座可能无法在使用中保持气密性，并可能有灾难性后果，如设若气体泄漏到基座中随后膨胀从而爆炸。
0006另一个可能的解决方案是在石英套中提供压力释放孔，这样在基座中气体膨胀时，气体可从基座中逸出到处理室中，因而基座中的压力大约保持在大气压。压力释放孔可在基座的下侧提供，靠近气体排放部件并相对远离晶片。不幸的是，与膨胀的气体一起，许多颗粒也从基座的内部逸出到处理室中。颗粒难于限制在基座底部并最终分布到整个处理室中。这些颗粒也能够在处理室中处理的晶片上找到，这不是想要的结果，因为颗粒可使处理结果降级。不幸的是绝缘材料相当于这些污染晶片的颗粒的无限源。
0007因此，需要抗爆炸且没有污染颗粒源的炉子基座。
发明内容
0008按照本发明的一个方面，基座石英套提供有压力释放孔，其包括气体可透过的过滤器，允许膨胀气体从基座内部逸出，但颗粒不能穿透它。
0009按照本发明的另一个方面，提供了用于半导体处理的一种系统。该系统包括炉处理室和配置成容纳在该处理室中的晶片舟。提供基座用来支撑处理室中的晶片舟。基座包括带有内部气体容积的套子。套子的壁包括与内部容积气体相连的外部孔。外部孔限定离开内部容积的气体流动路径。基座进一步包括设置在流动路径中的颗粒过滤器。
0010按照本发明的又一个方面，提供了用于支撑在半导体处理炉的处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。颗粒过滤器经配置来过滤通过该孔的气流。
0011按照本发明的另一个方面，提供了用于半导体处理的一种方法。该方法包括提供含多个半导体衬底的晶片舟。该晶片舟被支撑在中空基座上。颗粒从离开基座内部的气体中被滤出。
0012从本发明具体实施例和附图的详细说明中可更好地理解本发明，其用来说明本发明的某些实施例而非限制本发明，其中0013图1A是按照现有技术提供有放置在基座上的舟的炉子的示意性截面侧视图；0014图1B是按照本发明的优选实施例提供有放置在基座上的舟的炉子的示意性截面侧视图；0015图2是按照本发明优选实施例的、在套的压力释放孔中提供有过滤器的基座的示意性截面侧视图；0016图3是按照本发明优选实施例的图2中过滤器和基座的详细示意性截面侧视图；0017图4A是示出在具有基座而其释放孔没有过滤器的炉子中随时间检测到的空中的颗粒数量的图表；和0018图4B是示出在具有基座且其释放孔有过滤器的炉子中随时间检测到的空中的颗粒数量的图表。
具体实施例方式
0019按照本发明的优选实施例，基座提供有释放孔，其进而在流过该孔的气流流动路径上提供有颗粒过滤器。该过滤器优选地基本使基座内部的颗粒都不能穿过。过滤器有利地最大程度降低或消除颗粒逃逸出基座而进入含该基座的炉子的反应空间中。因此，在炉子中处理的半导体衬底，如半导体晶片的颗粒污染能够被减少，从而允许较高质量的处理结果，如在高温下的处理，包括在如，约1000℃或更高温度下的处理。
0020现参考附图，其中全文中相同的附图标记表示相同的部件。
0021参考图1B，2和3，示出了按照本发明优选实施例的基座100。有利地，基座100可直接替换现有基座，如基座90(图1A)，而被用在现有炉子中，如图1B所示的炉子1。基座100包括设置在套120中的绝缘材料110，优选由石英制成。绝缘材料110优选是多孔的并可类似于上述绝缘材料90(图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。在所示绝缘材料块110中形成有凹槽112用来容放排气管122，该排气管122在所示实施例中是石英圆柱体并被焊接到套子120底部的内表面，其圆柱轴线垂直于套子120的表面，如图所示。可以是圆盘状的颗粒过滤器130被设置在排气管122的内部。过滤器盘130和排气管122优选地这样定尺寸和形状，以便流出套子120的气体必须流过过滤器盘130。优选地，过滤器盘130的外径等于排气管122的内径，这样盘130将排气管122的内空间分成两个部分，以便在两个部分之间连通的气体仅能够通过过滤器盘130且套120的其他壁是气密的。
0022套120也提供有压力释放通道140，其为流过过滤器盘130的气体提供出口。释放通道140具有在排气管122内和套子120的内表面上的内孔142(图3)。内孔142通往释放通道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连到外孔148。过滤器盘130允许气体膨胀从而从基座120的内部逸出通过通道140达到基座120的外部，同时保持基座120内的颗粒被限制在套子120的内部。压力释放通道140的外部排放孔148优选位于基座120的底部，这样离开通道140的气体被排放到远离加工晶片位置处的处理室16(图1B)中。
0023过滤器130能够承受处理室16(图1B)中的处理温度并优选具有相对高的耐热性。形成过滤器盘130的合适材料是烧结的陶瓷或玻璃材料，其中执行烧结以便材料是多孔的并具有允许气体通过多孔材料的开孔结构。多孔过滤器盘130可以是，例如由烧结玻璃粉末形成的带有可控制孔尺寸的多孔过滤器盘，可从德国Kleinostheim的HeraeusQuartzglas公司购买。与基座100内绝缘材料110相比较，多孔过滤器盘130具有高纯度和高度完整性(integrity)，这样它们不会轻易使颗粒逸出到接触流体中，而是把颗粒滤出。此外，这些多孔过滤器盘的另一个有利特性是它们能够结合成相对容易地清除熔化的石英，如通过焊接形成排气管122那样。
0024根据孔尺寸，由烧结玻璃粉末形成的过滤器适用于不同应用。例如，具有约100微米以下的精细孔尺寸的过滤器盘可用来过滤或捕获非常小材料(该尺寸的孔可用于分析化学)，且具有约100-550微米的大孔尺寸的过滤器可用于许多流体和气体分配和过滤用途。优选地，用于基座100的过滤器130具有的额定孔尺寸为约30微米或更小，更优选为约20微米或更小，更优选为约16微米或更小。通常，额定的孔尺寸基本为过滤器中最大孔尺寸，虽然可以理解孔尺寸也有一定变化，如有可忽略数量的孔的尺寸超过额定孔尺寸。
0025优选过滤器盘130的多孔性是基于基座100中出现的颗粒的尺寸选择的。这些孔优选具有与需要过滤的颗粒尺寸相似或较小的尺寸。已经发现可用过滤器盘#4获得良好的结果，该盘具有的最大孔尺寸约为10-16微米。这是当前从Heraeus Quartzglas公司能获得的最小孔尺寸的过滤器盘。虽然该孔尺寸仍然大于某些颗粒的尺寸，但可以理解如果过滤器盘足够厚，因此颗粒离开多孔过滤器的路径长，则这些颗粒不容易通过多孔过滤器盘。优选地，孔尺寸约比多孔过滤器盘的厚度小大约10倍或更高倍数，更优选小100倍或更高倍数。
0026在图2和3所示的示例性实施例中，过滤器盘130具有约35毫米的直径和约4毫米的厚度。对本领域技术人员来说明显的是可以有不同的尺寸和设计，如过滤器盘130和匹配的排气管122不必是圆柱形的，而可以是任何其它允许过滤器130从基座100内有效过滤颗粒的形状。例如，过滤器盘130和/或排气管122可以是正方形或矩形。优选地，无论什么形状，过滤器盘130是盘状的。在其它实施例中，部分套120或整个套120可以由具有高度完整性的多孔材料形成，如基座100的整个底部可由多孔材料形成，允许该底部用作过滤器。在另外的实施例中，套120的部分石英材料可由多孔过滤器130取代，这样多孔过滤器盘将基座120的内部与外部环境分开，且仅允许气体通过多孔过滤器盘130或其它形状的过滤器盘输运。也可以理解，可在基座100中提供多个过滤器板和/或基座100的多个表面可以提供有用作过滤器的多孔材料。
0027过滤器盘130的效果可从图4A和4B中看到。具有0.3微米或更大尺寸的空中颗粒是在连接到立式炉的处理管的石英排气通道中测量的。排气通道的阀门下游被重复开关，导致重复的压力波动。压力减小导致气体从基座内部逸出，且压力增加导致气体进入基座。空中颗粒是以规则的时间间隔连续测量的。带有压力释放孔的传统基座的结果在图4A中示出，而按照本发明优选实施例的压力释放孔中提供有过滤器盘的基座的结果在图4B中示出。
0028有利地，可以观察到过滤器在减小颗粒数量方面是有利的。图4B示出几个颗粒的出现，并特别与图4A比较。图4B中t＝800分钟时高计数可归结为基座和舟在此时的移动(基座和舟移出处理室并随后移回处理室)。因此，此时测量的颗粒可能不是从基座内部逸出的颗粒。在其它时刻，在处理室中，舟和基座保留在静止位置，且室的门关闭。在考虑到传统基座已经使用数月，而具有过滤器的基座是新的时，性能差别甚至更显著。可以理解，传统新基座的颗粒计数通常高的多，且有望随着时间而减小。因此，如果用在这些测试中的基座是与图4B测试中用的基座一样新，则图4A中示出的颗粒水平将更高。然而，可以看到，带有过滤器的基座使得颗粒数量急剧减少。
0029可以理解，能够对上述方法和结构做出不同的修改，省略和添加而不偏离本发明的范围。所有这些修改和变化都落在权利要求限定的本发明的范围内。
权利要求
1.一种用于在半导体处理炉子的处理室中支撑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；和经配置来过滤通过所述孔的气流的颗粒过滤器。
2.如权利要求1所述的基座，其中所述颗粒过滤器经配置来为从所述基座内部流出的气体提供唯一出口。
3.如权利要求1所述的基座，其中所述过滤器包括烧结材料。
4.如权利要求3所述的基座，其中所述烧结材料包括烧结的陶瓷。
5.如权利要求3所述的基座，其中所述烧结材料包括烧结的玻璃粉末。
6.如权利要求1所述的基座，其中所述过滤器包括多孔材料，且额定孔尺寸约为30微米或更小。
7.如权利要求6所述的基座，其中所述额定孔尺寸约为20微米或更小。
8.如权利要求7所述的基座，其中所述最大孔尺寸约为16微米或更小。
9.如权利要求1所述的基座，其中所述过滤器包括多孔材料，其具有以大约10或更大的因数小于所述过滤器厚度的额定孔尺寸。
10.如权利要求9所述的基座，其中所述过滤器包括多孔材料，其具有以大约100或更大的因数小于所述过滤器厚度的额定孔尺寸。
11.如权利要求1所述的基座，其中所述过滤器经配置来阻挡尺寸为0.3微米或更大的颗粒。
12.如权利要求1所述的基座，其中所述过滤器与所述基座的壁分开。
13.如权利要求1所述的基座，其中所述孔与固定到所述套子上的管子气体连通，所述管子延伸到所述套子的内部。
14.如权利要求13所述的基座，其中所述管子与延伸通过所述套子并在所述外孔终止的通道气体连通。
15.如权利要求13所述的基座，其中所述管子是圆柱形的且其中所述过滤器是设置在管子内的盘。
16.如权利要求15所述的基座，其中所述管子被融合到所述管子上。
17.如权利要求13所述的基座，其中所述管子由石英形成。
18.如权利要求1所述的基座，其中所述孔提供于所述基座的下部。
19.如权利要求18所述的基座，其中所述孔提供于所述基座的底表面。
20.如权利要求1所述的基座，其中所述基座内部提供有绝缘材料，其包括石英泡沫、高孔隙率的Al2O3、或它们的组合。
21.如权利要求1所述的基座，其中所述套子是由石英形成的。
全文摘要
本发明提供了一种基座，其用于在半导体加工过程中在处理室中支撑晶片舟。该基座含中空的空间，如内部多孔绝缘塞和基座内的气体可在半导体处理过程中膨胀。基座具有用于将气体排出其内部从而进入处理室的孔。该孔提供有过滤器，其形式为密封在罩住该孔的管子中的烧结陶瓷或玻璃盘，从而防止可能出现在基座内的颗粒通过。通过过滤颗粒，过滤器除去污染源，从而允许处理室中处理的晶片有高质量的处理结果。
文档编号H01L21/00GK101029797SQ20071008473
公开日2007年9月5日 申请日期2007年2月28日 优先权日2006年2月28日
发明者T·R·坎斯梅尔 申请人:Asm国际公司