專利名稱：晶棒表面之調(diào)質(zhì)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種調(diào)質(zhì)設(shè)備，尤指一種針對晶棒表面進行改質(zhì)的調(diào)質(zhì)設(shè)備。
二背景技術(shù)：
晶棒在機械加工的過程中會由于所受到的機械切削力量，進而產(chǎn)生晶棒表面的損傷層，而損傷層對于單晶棒或多晶棒而言屬于排列較為混亂而無秩序的部分；同樣地，晶圓在鉆石輪磨的過程中會由于切削力及熱沖擊，進而產(chǎn)生晶圓內(nèi)之殘留應(yīng)力，而殘留應(yīng)力會造成晶圓表面凸起或凹下等現(xiàn)象；這種現(xiàn)象將增加后續(xù)加工過程的困難，如在后續(xù)加工時會因殘留應(yīng)力過大而造成硅晶圓表面 破裂，或因表面凸起或凹下導(dǎo)致加工后平坦度變差。退火是治金材料制程中常見之一種制程技術(shù)，其主要目的是消除材料(尤其是金屬材料)中因缺陷而累積之內(nèi)應(yīng)力。退火使用的方法則是將欲進行退火之材料置于適當(dāng)高溫下一段時間，利用熱能使材料內(nèi)原子有能力進行晶格位置的重排，以降低材料內(nèi)的缺陷密度，包括晶粒界面、差排及各種點缺陷。一種所熟知的技術(shù)稱做快速熱退火制程(RTP)，其于加工期間大量地減少了半導(dǎo)體組件暴露在高溫下的時間。傳統(tǒng)的快速熱加工技術(shù)可包括以足夠的能量照射晶圓，用以快速地升高晶圓的溫度并維持在該溫度一段足夠長的時間使能順利地完成制程。但以現(xiàn)有技術(shù)而言，目前的退火爐均是針對薄片狀的晶圓所設(shè)計，由于熱量的傳遞對于晶圓與晶棒而言是不同影響，例如熱量對薄片狀晶圓與柱狀晶棒所造成的變形現(xiàn)象就有相當(dāng)大的差異，也就是說，在現(xiàn)有的退火爐無法適用于晶棒之退火處理的情況下，創(chuàng)作人提出一種可有效針對晶棒(或非薄板狀之加工件)進行退火處理的裝置。
三、發(fā)明內(nèi)容本創(chuàng)作之目的之一，在于提供一種調(diào)質(zhì)設(shè)備，其可利用熱退火的方式消除晶棒表面之損傷層。本創(chuàng)作實施例提供一種晶棒表面之調(diào)質(zhì)設(shè)備，系包含一蓋體，其中具有一用于容置一晶棒之腔體；一設(shè)置于該蓋體之外部之加熱單元，其中該蓋體至少具有一部分的透明區(qū)域，使該加熱單元的熱輻射透過該透明區(qū)域而對該晶棒進行加熱；一保護氣體輸送單元，其連通于該腔體以注入保護氣體于該腔體中；以及一對應(yīng)于該加熱單元之冷卻單元。本發(fā)明具有以下有益的效果本發(fā)明主要利用熱退火方法將晶棒之至少一表面進行表面改質(zhì)/調(diào)質(zhì)，已消除晶棒之表面上因加工所殘留的損傷層，藉以達到晶棒的有序化。為使能更進一步了解本發(fā)明之特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制者。
四
圖I系為本創(chuàng)作之調(diào)質(zhì)設(shè)備的立體示意圖。圖2系為本創(chuàng)作之調(diào)質(zhì)設(shè)備的蓋體罩蓋于晶棒之示意圖。[0011]圖3系為本創(chuàng)作之調(diào)質(zhì)設(shè)備的剖面示意圖。主要組 件符號說明I :調(diào)質(zhì)設(shè)備11 :蓋體110:腔體111 :側(cè)面112:頂面113:進氣口114:出氣口IlA :開口部12:加熱單元121 :金屬板件13 :保護氣體輸送單元14 :冷卻單元15 :控制單元151 :傳感器16:晶棒支撐座I :晶棒
五具體實施方式
本創(chuàng)作主要提供一種晶棒表面之調(diào)質(zhì)設(shè)備，其可利用熱量輻射傳導(dǎo)的方式針對晶棒的至少一表面，尤其是在后續(xù)制程中涂布有連接層之表面進行改質(zhì)的作業(yè)。另外，本創(chuàng)作之晶棒表面之調(diào)質(zhì)設(shè)備可降低晶棒中的熱量傳導(dǎo)對于晶棒內(nèi)熱應(yīng)力集中/熱變形的現(xiàn)象。值得說明的是，本創(chuàng)作所定義之「晶棒」可廣泛地解釋，并不特指某一制程所制作者，例如利用將原料多晶娃鑄造形成之晶錠(Ingot),或者是將晶碇切方(squaring)、切割以形成近似四方柱形之塊狀晶棒，更或者是切方所得后進行拋光所得之加工后之晶棒均可適用于本創(chuàng)作，且本創(chuàng)作亦不限制單晶棒、多晶棒的保護范疇；而本創(chuàng)作之「晶棒」乃為一種具有一定厚度的塊材材料，更具體的說，工件厚度大于I公厘之塊材即可適用于本創(chuàng)作之調(diào)質(zhì)設(shè)備。請參考圖I、圖3,其顯不本創(chuàng)作之晶棒表面之調(diào)質(zhì)設(shè)備I的不意圖，晶棒表面之調(diào)質(zhì)設(shè)備I包括蓋體U、加熱單元12、保護氣體輸送單元13及冷卻單元14 ;其中蓋體11之中界定出一用于容置晶棒I之腔體110，而蓋體11至少具有一部分的透明區(qū)域，使位于蓋體11外側(cè)之加熱單元12的熱輻射可透過該透明區(qū)域而對晶棒I進行加熱，以達到調(diào)質(zhì)的效果。如圖2所示，蓋體11可為一種全透明的罩蓋結(jié)構(gòu)，其大致具有四個側(cè)面111及一個連接所述之四個側(cè)面111的頂面112，換言之，蓋體11可利用側(cè)面111與頂面112界定出前述之腔體110，但側(cè)面111的數(shù)量不以此為限，例如蓋體11可具有一個頂面112及一個側(cè)面111 (如空心圓柱狀之蓋體11)或是具有一個頂面112及三個側(cè)面111 (如空心三角柱狀之蓋體11)等各種型態(tài)；且蓋體11更具有一個連通腔體Iio的開口部11A，據(jù)此，使用者可透過開口部IlA將晶棒I置入前述之腔體110內(nèi)，以進行退火制程，腔體110系用以提供進行快速退火處理所需的密死循環(huán)境，且其更可利用外部抽真空裝置(圖未示)以維持適當(dāng)?shù)恼婵斩取６谝痪唧w實施例中，蓋體11可由耐高溫玻璃所制成，例如石英等。再者，當(dāng)晶棒I置入前述之腔體110內(nèi)時，加熱單元12之熱輻射可透過蓋體11之側(cè)面111或頂面112針對晶棒I進行退火處理；而在本具體實施例中，加熱單元12系包括多個金屬板件121及多個固定于該些金屬板件121上之快速加熱組件122，金屬板件121所組成之尺寸、外型大致對應(yīng)于蓋體11，而快速加熱組件122則例如為紅外線加熱管，其系安裝固定于金屬板件121，以發(fā)出熱量(如紅外光)針對晶棒I進行快速熱退火處理，而如圖3所示，加熱單元12系設(shè)置于頂面112上，使紅外線加熱管所發(fā)出之熱輻射透過透明之頂面112而針對晶棒I的上表面進行快速熱退火處理。另一方面，保護氣體輸送單元13系連通于腔體110以注入保護氣體于腔體110中，進而避免在快速熱退火處理中在晶棒I的表面上生成副產(chǎn)物 ，或避免不需要的摻雜物擴散等問題在高的加工溫度下發(fā)生。具體而言，保護氣體輸送單元13可包括氣體源及管路等，而蓋體11上則具有進氣口 113與出氣口 114，保護氣體輸送單元13之管路系連接于進氣口 113與出氣口 114，使氣體源可將保護性氣體，如氮氣等灌注于腔體110中。再者，冷卻單元14系對應(yīng)地鄰近設(shè)置于加熱單元12，具體而言，冷卻單元14利用管路連接于加熱單元12之金屬板件121，并將冷卻媒介，如冷卻水等經(jīng)過管路針對加熱單元12進行冷卻。而在本具體實施例中，加熱單元12僅需針對晶棒I的上表面進行快速熱退火處理，而冷卻單元14即可針對晶棒I的側(cè)面進行控溫的效果，以降低加熱單元12對晶棒I的側(cè)面之熱影響，換言之，本創(chuàng)作之調(diào)質(zhì)設(shè)備I可利用加熱單元12選擇性地針對所需要的晶棒表面進行調(diào)質(zhì)/改質(zhì)，同時利用冷卻單元14將不需改質(zhì)的晶棒表面控制在較為低溫的條件。而在一較佳實施例中，本創(chuàng)作之晶棒表面之調(diào)質(zhì)設(shè)備I更可具有控制單元15及晶棒支撐座16?？刂茊卧?5系耦接于加熱單元12，控制單元15系包括加熱控制器，以精準(zhǔn)控制快速加熱組件122的加熱溫度及時間；控制單元15更具有一傳感器151，如熱電耦等等，在快速熱退火處理的過程中，傳感器151可鄰近地設(shè)置于快速加熱組件122，以監(jiān)控快速加熱組件122的溫度，以反饋給控制單元15，另外，傳感器151亦可用來量測晶棒I的表面溫度，以精準(zhǔn)地控制晶棒I的退火溫度。晶棒支撐座16則主要用于承載晶棒I，換言之，操作者可先將晶棒I固定于晶棒支撐座16上，再將蓋體11由上而下的罩蓋于晶棒支撐座16與晶棒I，使晶棒支撐座16與晶棒I均容置于腔體110中；較佳地,晶棒支撐座16可為一種耐高溫材料,例如防火襯墊等
坐寸ο本創(chuàng)作之晶棒表面之調(diào)質(zhì)設(shè)備I可用于熱退火程序以消除晶棒I之損傷層，其操作步驟可例示如下(I)首先將晶棒I置于晶棒支撐座16上，并以蓋體11罩蓋之；(2)利用保護氣體輸送單元13輸入氮氣于腔體110中；(3)利用加熱單元12以50°C /秒的方式將晶棒I加熱至300到900°C，并維持此一溫度足夠的時間(約15秒到45秒)來消除晶棒I之至少一表面之損傷層，同時利用冷卻單元14針對不需改質(zhì)的晶棒表面進行控溫；[0041](4)將晶棒I置于腔體110中以爐冷至150到200°C，并利用冷卻單元14針對加熱單元12進行冷卻；(5)關(guān)閉保護氣體輸送單元13之氮氣；(6)將晶棒I空冷至常溫，即完成熱退火程序。綜上所述，本創(chuàng)作可利用熱處理程序來降低晶棒在加工制程中所產(chǎn)生的內(nèi)部損傷情形。另外，本創(chuàng)作可具有低污染之優(yōu)點，本創(chuàng)作可降低在晶棒表面污染之副產(chǎn)物，也不會造成晶圓表面之表面粗糙度變差，換言之，本創(chuàng)作之調(diào)質(zhì)設(shè)備在其熱退火的過程中屬于較"干凈"的制程。
以上所述僅為本發(fā)明之較佳可行實施例，非因此局限本發(fā)明之專利范圍，故舉凡運用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所為之等效技術(shù)變化，均包含于本發(fā)明之范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種晶棒表面之調(diào)質(zhì)設(shè)備，系包含 一蓋體，其中具有一用于容置一晶棒之腔體； 一設(shè)置于該蓋體之外部之加熱單元，其中該蓋體至少具有一部分的透明區(qū)域，使該加熱單元的熱輻射透過該透明區(qū)域而對該晶棒進行加熱； 一保護氣體輸送單元，其連通于該腔體以注入保護氣體于該腔體中；以及 一對應(yīng)于該加熱單元之冷卻單元。
2.如權(quán)利要求I所述之晶棒表面之調(diào)質(zhì)設(shè)備，其中該蓋體系為一種全透明的罩蓋結(jié)構(gòu)，其具有一個頂面及至少一個連接該頂面之側(cè)面。
3.如權(quán)利要求2所述之晶棒表面之調(diào)質(zhì)設(shè)備，其中該全透明的罩蓋結(jié)構(gòu)系為耐高溫玻3 ο
4.如權(quán)利要求2所述之晶棒表面之調(diào)質(zhì)設(shè)備，其中該全透明的罩蓋結(jié)構(gòu)上更具有一進氣口與一出氣口，該保護氣體輸送單元系連接于該進氣口與該出氣口。
5.如權(quán)利要求2所述之晶棒表面之調(diào)質(zhì)設(shè)備，其中該加熱單元系設(shè)置于該頂面上。
6.如權(quán)利要求2、3、4或5所述之晶棒表面之調(diào)質(zhì)設(shè)備，其中該加熱單元系包括多個金屬板件及多個固定于該些金屬板件上之快速加熱組件。
7.如權(quán)利要求6所述之晶棒表面之調(diào)質(zhì)設(shè)備，更包括一控制單元，其系耦接于該加熱單元，且該控制單元具有一鄰近地設(shè)置于該些快速加熱組件之傳感器。
8.如權(quán)利要求7所述之晶棒表面之調(diào)質(zhì)設(shè)備，其中該傳感器系為熱電耦。
9.如權(quán)利要求6所述之晶棒表面之調(diào)質(zhì)設(shè)備，更包括一晶棒支撐座，其設(shè)置于該腔體中而承載該晶棒。
10.如權(quán)利要求9所述之晶棒表面之調(diào)質(zhì)設(shè)備，其中該晶棒支撐座系為一防火襯墊。
專利摘要一種晶棒表面之調(diào)質(zhì)設(shè)備，系包含一蓋體，其中具有一用于容置一晶棒之腔體；一設(shè)置于該蓋體之外部的加熱單元，其中該蓋體至少具有一部分的透明區(qū)域，使該加熱單元的熱輻射透過該透明區(qū)域而對該晶棒進行加熱；一保護氣體輸送單元，其連通于該腔體以注入保護氣體于該腔體中；以及一對應(yīng)于該加熱單元之冷卻單元。
文檔編號C30B33/02GK202440569SQ20122002913
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者劉建億, 鄭世隆, 鄭守智, 陳炤彰, 陳鈺麟, 黃國維 申請人:昆山中辰矽晶有限公司