JP4328468B2

JP4328468B2 - Method for manufacturing silicon fixture for wafer processing

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Publication number: JP4328468B2
Application number: JP2000612987A
Authority: JP
Inventors: ゼハビラアナン; デイビスロバート
Original assignee: インテグレイティッドマテリアルズインク
Priority date: 1999-04-15
Filing date: 2000-04-06
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2020-04-06
Also published as: JP2009170938A; TW457618B; EP1171905A1; JP2002542621A; WO2000063952A1

Description

【０００１】
（発明の背景）
１．発明の分野
本発明は、概して、半導体集積回路製造の際にウェーハを支持するために使用する固定具に係り、特に、ウェーハを支持するシリコン固定具に関する。
【０００２】
２．技術的背景
シリコン・ウェーハの商業的製造が発展するにつれて、ますます大型化するウェーハが、ますます大規模化するバッチで処理され、同時に個々の大きさは０．１８μｍ以下に小さくなってきている。処理がこのようになってきたために、処理装置の性能、および処理中にウェーハを移動し、搬送し、保持するために必要なウェーハ・ハンドリングおよび移送機構の性能に対する要件は、ますます厳しいものになってきている。これらの要件としては、温度を一定に維持すること、および不純物または粒子による汚染等がある。
【０００３】
多くの化学処理作業および熱処理作業の際には、多くの場合、多くのウェーハに対して同時に行われる、種々の処理ステップ中、特に焼きなまし、ドーパント拡散、または化学蒸着中に、ウェーハを正確な位置に保持しなければならない。この目的のためには、通常、「ボート」または「タワー」のような比較的大型で複雑な構造体が使用される。田中他の米国特許第５，４９２，２２９号が、このような構造体の一例を開示している。田中他は、複数の半導体ウェーハを保持するための垂直ボートを開示している。上記ボートは、２つの端部部材と複数の支持部材とを含む。ある実施形態の場合には、上記支持部材は、１／４の円弧の断面を持つ、長いプレート部材を供給するために、垂直に切断されたパイプ部材から形成される。他の実施形態の場合には、上記支持部材は、１／２の円弧の断面を持つ、長いプレート部材を供給するために、垂直に切断されたパイプ部材から形成される。田中他は、そのボートに使用することができる材料として、石英ガラス、炭化シリコン、炭素、単結晶シリコン、多結晶シリコン、およびシリコン含浸炭化シリコンを挙げている。石英ガラスから製造した場合には、種々の素子を一緒に融合させなければならない。そうでない場合には、「上記素子を所定の方法で組み立てることができる」。
【０００４】
クーンズの米国特許第５，５３４，０７４号も、半導体ウェーハを保持するための垂直ボートに関するものである。このボートは、その全長に沿って形成されたスロットを持つ複数のロッドを含む。スロットは、処理中、ボート内に設置されたウェーハ上のシャドーイングを少なくするためのものである。ロッドは円筒形で、溶融石英から製造するように指定されているが、ウェーハを保持するのに適している任意の周知の材料も使用することができる。
クエルネモエンの米国特許第４，８７２，５５４号は、シリコン・ウェーハ等用の強化キャリヤを開示している。上記キャリヤは、一定の間隔でウェーハを保持するために、そこから突き出ている歯を備える環状のレールからなる側部素子を含む。上記レールは、プラスチックからできていて、強化用の硬質インサートを含むことができる。上記歯は、レールと一体に成形することもできるし、レールに溶着することもできる。
【０００５】
加藤他の米国特許第５，７５２，６０９号は、リング部材を支持するように配置されている複数のロッドを含むウェーハ・ボートに関する。複数のウェーハ支持片は、リング部材と連結し、ウェーハと接触するための角を持つ突起を含む。加藤他は、また、その内部にウェーハ支持凹部を持つ複数の円筒形の石英ロッドを含むウェーハ・ボートも開示している。
純粋なシリコン構造体の理論的な利点は周知である。従来のタワーおよびボートは、通常、石英または炭化シリコンからできているが、これらの材料は汚染物質を含んでいて、温度がより高くなると不安定になる。ウェーハ自身と同じ材料からウェーハ保持構造体を製造すると、汚染および変形の可能性は最小限度まで低減する。シリコン構造体は、ウェーハとまったく同じ方法で、処理温度、条件および化学的性質と反応して、上記構造体の全有効寿命を著しく改善する。
【０００６】
残念ながら、田中他が開示している「所定の方法」でのシリコン構造体の標準的組立てが、純粋なシリコンがボートおよびタワーのような構造体用の材料として広く受け入れられなかった理由の１つである。単結晶シリコン、多結晶シリコンおよび，バージンポリシリコンは加工が難しいので、田中他の特許に記載されている構造体が開発されるようになったのだが、単結晶シリコンを材料として選択した場合を考えてみると、支持部材と目的部材との間の接続については何の記載もなく、支持構造体の上記製造方法は、押し出し環状部材の切り出しを含むだけである。このような支持構造体は、元来、石英または炭化シリコンのような、もっと古くから使用されていて、もっと容易に加工できる材料から製造された支持構造体より安定性が低い。
【０００７】
同様に、クーンズ、クエルネモエンおよび加藤他の特許も、シャドーイングおよび汚染を低減する、丈夫で、信頼性の高いウェーハ支持構造体を供給するという特定の問題を解決していない。上記特許に記載されている突起およびスロットは、ある程度は有効であるが、シリコンのような材料からの製造には適していないし、また安定していて、正確なウェーハ支持体を提供するには、比較的大きな断面積を必要とする。
シリコンは、非常にもろく、溶融しにくいことがわかっている。そのため、周知のシリコン構造体は、良く言って、デリケートなものであり、悪く言えば、非常にもろいものであると考えられている。従って、上記シリコン構造体は、商業的に広く受け入れられなかった。
【０００８】
さらに、単結晶シリコンの結晶構造により、結晶性シリコンから押出し成形されたブランクは、ブランクをほぼ縦方向に走るハッキリした「グレイン」を持つ。シリコン・ブランクは、通常、糸ノコにより、グレインを横切って横方向に切断される。都合の悪いことに、縦方向の切断に使用した場合、従来の切断技術は、グレインに沿ってシリコン・ブランクを分割する傾向があり、そのため、ブランクがダメになってしまう。
構造体材料としてのシリコンの利点を保持しながら、周知のシリコン構造体の欠点を除去することができる半導体ウェーハ等の製造の際に使用するための、単結晶シリコン構造体部材、および多結晶シリコン構造体部材を製造するための方法が待望されていることが分かる。
【０００９】
チョクラルスキー（ＣＺ）単結晶シリコンは、半導体集積回路でウェーハとして使用されるタイプのものであり、本質的には、溶融シリコンから大型のインゴットとして引き伸ばされた水平方向の長さが２００ｍｍおよび３００ｍｍのシリコンの単結晶からなる。チョクラルスキーの多結晶シリコンは、多くの場合、準単結晶シリコンと呼ばれ、単結晶シリコンと、事実上、同じ局部構造を持っているが、個々の結晶からできている。クリスタライトは、１ｍｍから１００ｍｍ超程度の大きさを持ち、グレイン境界により分離されている。このようなチョクラルスキー・ポリシリコンは、構造的部材の点からみれば、従来のポリシリコンであると考えられている。チョクラルスキー・シリコンが、単結晶の形で成長するか、多結晶の形で成長するかは、その引出し速度に大きく依存する。チョクラルスキー・シリコンは、１ｐｐｍの重金属不純物を含んだ状態で成長する場合があるが、炭素および窒素も１〜７ｐｐｍの濃度で存在する場合があり、一方、酸素は、１０〜２５ｐｐｍの濃度で存在する。クリスタライトは、通常、相互に非常によく似ている配向を持っている。さらに、ポリシリコンは、多くの場合、化学蒸着により、シリコン集積回路内で薄い層として成長するが、このようなフィルムは、本発明に直接適用することはできない。
【００１０】
バージンポリシリコン（以後、バージンポリと呼ぶ）は、半導体業界内で使用するために、広く製造されるポリシリコンの特殊なタイプである。バージンポリは、加熱された種ロッド上に凝集する前駆物質としての種々のシランを使用する熱化学蒸着（ＣＶＤ）により、（最大直径約１５ｃｍの）比較的大型のインゴットの形に形成される。このような前駆物質は、ＳｉＨ_４、ＳｉＣｌＨ_３、ＳｉＣｌ_２Ｈ_２、ＳｉＣｌ_３Ｈ、およびＳｉＣｌ_４を含む。これらの化合物の中、ＳｉＨＣｌ_３Ｈは、商業的に最も普通に使用されるものであるが、フロート・ゾーン蒸着で今迄使用されてきたので、場合によっては、モノシラン（ＳｉＨ_４）を使用する場合もある。バージンポリは、１０^−１２ｃｍ^−３またはそれ以下という不純物濃度の、非常に高い純度で成長する。通常の基準は、バージンポリが、１ｐｐｔ（酸素を含むすべての予想される汚染物の不純物レベル、１×１０^−１２）程度の不純物を含むレベルである。ある程度の変動はあるが、バージンポリは、１０ｐｐｔ以下の不純物レベルを持つ。これは、少なくとも１ｐｐｍの重金属および最高２５ｐｐｍ以上の溶解ガスの種々の不純物を含む、チョクラルスキー・ポリシリコンと対照的である。バージンポリは、商業的には、容易に粉砕することができるよう、高い内部応力を持つように製造される。半導体シリコン・ウェーハは、通常、チョクラルスキー法で成長するが、この方法の場合には、ポリシリコンが粉砕され、その後で、大気圧の下でのシリコンの融点である、１４１６℃のちょっと上の付近の温度で、恐らく、意図的に導入されたドーパント材料と一緒に溶融される。単結晶は、溶融物の表面に置かれた小さな種結晶上に凝集し、成長中の単結晶インゴットが、溶融物から非常にゆっくりと引き出される。
【００１１】
チョクラルスキー法によるシリコンが、単結晶になるか、多結晶になるかは、その引き上げ速度に大きく依存し、クリスタライトは、ランダムなサイズで、大きく成長する傾向がある。一方、バージンポリは、高温の種ロッドから凝集し、ロッドから放射状に突き出る結晶性のアームを形成しようとする。
知る限りでは、バージンポリが、半導体処理の際に、ウェーハを支持するためのシリコン固定具内で使用されたことはない。
それ故、ウェーハを安定状態で正確に保持しながら、シャドーイングおよび汚染を低減するウェーハ処理固定具に対する、丈夫で、信頼性の高い支持部材の開発が待望されているのが分かる。
【００１２】
（発明の概要）
本発明は、シリコン・ウェーハ処理固定具を含む。固定具は、その終端部から外側に向かって延びる取付け素子を備える一様に細長いシリコン支持部材を含む。固定具は、また、ほぼ平らなシリコン・ベースを含む。ベースは、支持部材の取付け素子をその中にしっかりと固定する取付け素子収容部分を含む。
第１の実施形態の場合には、固定具の少なくとも一部は、バージンポリシリコンからなる。１つのより特殊な実施形態の場合には、細長い部材は、バージンポリシリコンから機械加工して作られ、一体ベースは単結晶シリコンである。他の実施形態の場合には、ベースをいくつかの部分から構成し、これらの部分および細長い部材は、すべて、バージンポリシリコンから形成される。
【００１３】
本発明は、結晶性材料の単体ブランクから細長い構造部材を製造するための方法を提供する。上記ブランクは、所定の長さ、幅および奥行きを持つ。ブランクに第１のほぼ平らなカットが形成されるが、このカットは、ブランクのほぼ全長に沿って、また、ブランクの幅全体よりかなり短い距離を延びる。ブランク内には、少なくとも１つの追加のカットが形成されるが、この追加のカットは、第１のカットと同じ平面内を延びて、ブランクを２つの部分に切断する。
【００１４】
少なくとも１つの追加のカットを形成するステップは、複数の追加のカットを形成するステップを含むことができる。ある実施形態の場合には、この追加のカットの数は、少なくとも３つである。上記カットは、ダイヤモンド・コーティングした切断面を持つブレードを備える回転ソーにより形成することができる。上記ソーが動作する場合、ブレードの回転数は、５０〜５０，０００ｒｐｍの範囲内にあるが、好適には、約４，０００ｒｐｍであることが好ましい。
結晶性材料のブランクは、シリコン材料の単体ブランクとして供給することができる。本発明の方法は、単結晶シリコン材料または多結晶シリコン材料により実行することができる。
【００１５】
ある実施形態の場合には、ブランクは、ほぼ円筒形のブランク、すなわち、インゴットとして供給することができる。第１のほぼ平らなカットを形成するステップ、および少なくとも１つの追加のカットを形成するステップは、元のシリンダから４つの部分を形成するために、２つの各部分に対して反復して実行することができるし、元のシリンダから８つの部分を形成するために、同様に、反復して実行することができる。８つの各部分は、ほぼ楔状の断面を持つ。
【００１６】
本発明は、シリコン・ウェーハ処理固定具そのものと同様、シリコン・ウェーハ処理固定具の少なくとも一部を形成するために、第２のシリコン部材に第１のシリコン部材を固定するための方法を開示している。上記方法は、第１のシリコン部材に外側に向かって延びる取付け部材を提供するステップを含む。少なくとも部分的に、取付け部材を囲む取付け素子収容部分を備える第２のシリコン部材が提供される。その後で、取付け素子は、取付け素子収容部分内にしっかりと固定される。
【００１７】
本発明は、ウェーハ処理固定具用の支持部材の製造方法を提供する。上記方法の第１のステップにおいて、細長い支持部材の基本型が形成される。上記基本型は、ほぼ楔形の断面と、角張った縁部を持つ。次に、支持部材の基本型の縁部は、機械加工され、角張った縁部の代わりにほぼ弓状の縁部が形成される。複数のウェーハ保持スロットが、支持部材の基本型の１つの面に沿って形成される。
【００１８】
支持部材の基本型は、前面と後面とを含むことができ、少なくとも１つの角張った縁部が、各面に存在する。支持部材の基本型の縁部を機械加工するステップは、各面の縁部を、０．２５インチ（６．３ｍｍ）から５．２５インチ（１３３．３ｍｍ）の範囲の半径に、機械加工することにより実行することができる。ある実施形態の場合には、後面の少なくとも１つの角張った縁部を約１．５インチ（３８ｍｍ）の半径に機械加工することができ、前面の少なくとも１つの角張った縁部を、約０．３５インチ（８．９ｍｍ）の半径に機械加工することができる。都合のよいことに、支持部材の他のコーナはすべて、前面の半径より小さな半径を持つ。
【００１９】
支持部材の基本型の少なくとも１つの終端部上に、少なくとも１つの取付け構造体を形成することができる。取付け部材は、ほぼ平らなベース部材に、支持部材を容易に取付けることができるように構成されている。ある実施形態の場合には、取付け構造体を、それぞれが、支持部材の基本型の各終端部から延びている１組の円筒形のペグとして設けることができる。
細長い支持部材の基本型は、多結晶シリコンまたは単結晶シリコンのような不活性の結晶性材料から作ることができる。
【００２０】
支持部材の基本型の１つの面に沿う複数のウェーハ保持スロットを形成するステップは、支持部材の基本型の縦軸に対してほぼ垂直に複数のカットを形成するように実行できる。カットは、支持部材の基本型の奥行きを適当な距離だけ延びることができ、ダイヤモンドでコーティングした表面を持つブレードを備える回転ソーにより形成することができる。ウェーハ保持スロットは、支持部材の基本型の前面に対して垂直に形成することができる。
【００２１】
本発明は、ウェーハ処理固定具用の支持部材も開示している。支持部材は、１組の対向する終端部、第１の曲率半径を持つ弓状の前面と、第２の曲率半径を持つ弓状の後面とを備える細長い本体部分を含むことができる。第１の曲率半径は、第２の曲率半径よりかなり小さくすることができる。複数の相互に平行なウェーハ保持スロットが、本体部分の前面に形成される。
【００２２】
ある実施形態の場合には、１組の取付け構造体は、支持部材の各終端部から延びることができる。取付け素子はほぼ円筒形で、取付け素子収容部分を取付け素子の直径および長さに対応する直径および長さを持つ円筒形のボアとして形成する。しかし、ブレードのような他の形にすることもできる。取付け部材を含む第１および第２のシリコン部材は、単結晶シリコン、多結晶シリコンまたはバージンポリシリコンから形成することができる。
【００２３】
ある方法、実施形態によれば、取付け素子をしっかりと固定するためのステップは、取付け素子内に第１の横方向ボアを形成し、取付け素子収容部分内に第２の横方向ボアを形成することにより実行することができる。第１および第２の横方向ボアは、相互に同軸であり、位置決めピンを収容することができる。第１および第２の横方向ボアが相互に同軸に整合すると、位置決めピンは、第１および第２の横方向ボア内に固定される。ピンの長さは、第１および第２のボアの合計した長さより少し長くすることができ、ピンを下記の方法で固定することができる。最初に、位置決めピンの一部が第１および第２のボアの外側の限界から外側に向かって延びるように、位置決めピンを整合ボア内に挿入する。次に、位置決めピンの延長部分が、第１および第２のボアの外側の限界と同一平面になるまで機械加工される。別な方法としては、位置決めピンの外径を第１および第２ボアの内径にほぼ等しくなるようにすることもできる。この場合には、ピンは下記の方法で固定することができる。最初に、位置決めピンを、極低温で凍結し、位置決めピンを収縮させる。次に、ボアを周囲温度またはもっと高い温度に維持しながら、位置決めピンを整合したボアに挿入する。その後で、位置決めピンの温度を周囲温度まで戻して膨張させる。
【００２４】
他の固定ステップでは、取付け素子を取付け素子収容部分に融合させるために、取付け素子および取付け素子収容部分のうちの少なくとも一方にエネルギーを供給することができる。ある実施形態の場合には、第２のシリコン部材の取付け素子収容部分にアクセス孔部を設ける。取付け素子と取付け素子収容部分とを仮つけ溶接するために、アクセス孔部からレーザ・エネルギーを供給する。別な方法としては、取付け素子および取付け素子収容部分をほぼ同じ大きさにすることもできる。レーザ・エネルギーを取付け素子および取付け素子収容部分の両方に隣接する領域に供給することができる。
【００２５】
さらに、他の実施形態の場合には、第１シリコン部材の終端部に周辺凸部を設けることができる。第２シリコン部材の終縁部に周辺凹部を設けることができる。第１シリコン部材の周辺凸部が第２シリコン部材の周辺凹部に溶け込むように、レーザ・エネルギーが供給される。約３分間、またはシリコンの溶解物が周辺凹部を満たすまで、上記凸部をシリコンの融点である１，４１６度、好適には、約１，４５０度に加熱するために、レーザ・エネルギーが供給される。
さらに、他の実施形態の場合には、取付け素子収容部分内に取付け素子をしっかりと固定するためのステップは、取付け素子と取付け素子収容部分との間に、接着力が強く、汚染のない接着剤を塗布するステップを含む。取付け素子をほぼ円筒形とし、取付け素子収容部分を取付け素子の直径および長さに対応する直径および長さを持つ円筒形のボアとして形成する。第１および第２シリコン部材は、単結晶シリコン、多結晶シリコンまたはバージンポリシリコンから形成することができる。
【００２６】
（好適な実施形態の詳細な説明）
図１は、シリコン・ウェーハ処理固定具１０である。シリコン・ウェーハ処理固定具１０は、以後ベースと呼ぶ、１組のほぼ平らなベース部材１４の間に固定される複数の一様に細長い支持部材１２（以後脚部と呼ぶ）を含む。複数のスロット１６が、通常、等間隔で各脚部１２に形成され、組立てられたタワー１０内で複数のウェーハを支持するために使用される。タワーは、通常、多数の異なるプロセスのうちの１つのために構成された半導体処理反応炉内に半永久的に設置される。複数のウェーハがタワー１０内に設置され、その後で、同時に処理される。このプロセスは、化学蒸着、焼きなまし、または熱拡散が実行されるかどうかにある程度依存して、４００〜７００℃の範囲の中温、または１，０００〜１，３８０℃の範囲内の高温を含むことができる。
【００２７】
図のタワー１０は、４本の脚部１２を持つが、脚部１２の数は、３本でも、２本でも、あるいは、１本であっても構わない。最も典型的な方法は、脚部１２がしっかりとウェーハを支持するが、タワー１０の軸に対して横方向に移動するパドル上に、ウェーハを支持する自動ロボットにより、スロット１６にウェーハを直線的に挿入することができるように、ベース１４の外周の１８０度より少し広い範囲内に複数の脚部をベース１４に取り付けるという方法である。
【００２８】
脚部１２とベース１４は、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンのような不活性な結晶性材料から任意の適当な方法で作ることができる。好適には、不純物のレベルが低いので脚部１２は、バージンポリから形成することが好ましい。何故なら、脚部１２は、ウェーハと直接触れるからである。また多くの用途の場合、脚部１２は、比較的長くする必要があり、長いバージンポリは容易に入手することができる。しかし、ベース１４は、単結晶シリコンから容易に形成される。都合よくはほぼ円形に形成されるベース１４の直径は、処理するウェーハの直径より大きくする必要がある。現在のところ、大部分のウェーハは２００ｍｍの直径を持つが、３００ｍｍウェーハも製造されてきている。３００ｍｍ、あるいは２００ｍｍより大きいバージンポリのインゴットでさえも容易に入手できないが、超大型ＣＺ結晶性インゴットは、特殊な用途用に入手できる。
脚部の製造は、２つの主要なステップに分割される。すなわち、（１）楔形をしている基本型を形成するステップと、（２）上記の基本型を新規な断面を有する脚部に機械加工するステップである。
【００２９】
基本型を、図２の円筒形のブランク２０から機械加工してつくる。ブランク２０は、ほぼ円筒形で、その長さはＬであり、その直径はＤである。しかし、本発明は、ほとんどどんな形状のどんな適当なブランクにも適用することができる。
ブランク２０は、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンのような結晶性材料から製造することができるが、現在、バージンポリのブランクが好ましい。シリコン・ブランクは、商業的に広く入手可能である。適当なシリコン・ブランクの供給業者の１つに、ＳＩＬＩＣＯＮＣＲＹＳＴＡＬＳＩＮＣ社がある。ブランクは、任意の大きさに製造することができるが、通常は、長さ４インチ（１０ｃｍ）〜８０インチ（２００ｃｍ）、直径０．７５インチ（２ｃｍ）〜３６インチ（９１ｃｍ）である。
【００３０】
図３に概略的に示すように、本発明の１つの態様による方法は、ブランクを小片に切断するために、ブランク２０の縦軸に沿って一連の漸進的なカットを使用する。ステップ２２において、第１のほぼ平らなカットＣ_１が、ブランク２０内に形成される。図４の側断面図、および図５の軸方向断面図に示すように、第１のカットＣ_１は、ブランク２０のほぼ全長Ｌにわたって、またブランク２０の全幅（ここでは、直径Ｄ）よりかなり短い距離を延びる。
図３のステップ２４において、ブランク２０内に追加のカットＣ_２が形成される。図６の側断面図、および図７の軸方向断面図に示すように、カットＣ_２は、第１のカットＣ_１と同じ平面内を延びる。
【００３１】
ブランク２０の直径が比較的小さい場合には、図５に示すように、ブランクを２つの部分Ｈ_１およびＨ_２に分割するには、２つのカットで十分である。そうでなく、図８の２つの部分Ｈ_１、Ｈ_２に完全に分離するのに、図３のステップ２６に示すように、（Ｎ−２）個の追加のカット、Ｃ_３からＣ_Ｎが必要になる場合もある。３インチ（７６ｍｍ）の直径を持つ通常のブランクの場合には、３つのカットでよい結果が得られることが分かった。しかし、１回のステップで、全ブランク２０を切断する場合には、高圧流体切断が効果的であることが分かった。さらに、表面仕上げを妥協できる場合には、ダイヤモンド・ブレードを使用した１回のステップによる切断が効果的である。
【００３２】
ブランク２０の切断は、適当な任意の技術により行うことができる。現時点では、ＭＫ製のＭ４Ｋ３４Ｆ２１Ｇモデルのような回転ソーを使用して、上記切断を効果的に行うことができると考えられる。このソーには、例えば、ＮａｔｉｏｎａｌＤｉａｍｏｎｄＬａｂ社製の部品番号１０１２５Ｄ２２、または１０１２５Ｄ１００のような、先端にダイヤモンドが付いているブレードを装備することができる。ブランクの切断中、ソーを５０〜５０，０００ｒｐｍの速度で動作させることができる。約４，０００ｒｐｍの速度が特に効果的であることが分かっている。回転ソーの使用は効果的であるが、回転ソーは、単に例示としてのものに過ぎないことを理解されたい。許容できる結果を達成するために、他の切断装置も使用することができる。このような装置の例としては、ダイヤモンドなしのブレードを使用するソー、レーザ、ワイヤ・ソー、研磨ソー、往復運動ソー、および研磨流体切断装置等があるが、これらに限定されない。
【００３３】
多くの場合、構造的支持部材の製造は、図８のブランクの半分、Ｈ_１、Ｈ_２より小さい小片を供給するステップにより促進される。このような場合、図３のステップ２６において、図９に示すように、元のブランク２０から４つの小片Ｑ_１〜Ｑ_４を作るために、または、図１０に示すように、８つの小片Ｅ_１〜Ｅ_８を作るために、２つの半分の各小片に対して、上記の漸進的切断ステップを反復して実行することができる。図１１に正射図として示す、結果として得られる基本脚型３０は、４５度の頂角を持つ。ステップ２６におけるカットの深さは浅くなり、その結果、Ｎの値が小さくなる。
上記手順は、９０度未満の選択された値の頂角を持つ固体セグメントを製造するために、必要に応じて修正することができるが、シャドーイングを最も小さくするためには、４５度またはそれ以下の角度が好ましい。
【００３４】
図１１の基本脚型３０は、ほぼ楔形の断面を持つ。基本脚型３０は、楔の前部に角張った縁部３４を含む前面３２を持つ。基本脚型３０は、楔の後部に１組の角張った縁部３８を含む弓状の後面３６と、相互に傾斜している２つの平らな側面とを持つ。
図１２から図１４は、支持部材の基本型３０を完成した支持部材に作り上げるステップを示す。図１２に示すように、第１のステップは、角張った縁部３４、３８を除去し、それにより丸みを帯びた台形の部材４０を形成するための、基本脚型３０（破線で示す）の前面および後面を機械加工するステップを含む。表面を、０．２５（６ｍｍ）〜５．２５インチ（１３３ｍｍ）の間の半径に機械加工することができる。図の例の場合には、台形部材４０の前面は、約０．３５インチ（９ｍｍ）の半径に機械加工され、後面はより大きい約１．５インチ（３８ｍｍ）の半径に機械加工される。後面の半径と前面の半径との好適な比は、少なくとも３、より好適には、４である。有意差のある比の利点は、より小さな半径を持つ側面上にウェーハ支持スロットを形成する結果、処理中に発生するウェーハのシャドーイングが小さくなり、一方、ウェーハから遠いより大きい半径が機械的剛性を与えることである。
【００３５】
図１２の丸みを帯びた楔形は、さらに、２つの利点を持つ。第１の利点は、機械加工中に無駄になる材料を最小にできることである。第２の利点は、スロットが形成される前面よりも鋭角な（もっと半径が小さい）形が存在しないことである。その結果、蓄積した蒸着物を削り落として、粒子数を増加させやすい鋭角なコーナが存在しない。すなわち、丸みを帯びた形状は、ウェーハの処理中、固定具上に蒸着した任意のフィルムに対する接着力が増大する。
他の実施形態は、丸みを帯びた楔形を前部に、丸みを帯びた長方形の形を脚部後部に有し、すべての表面がスロットが形成される前コーナの半径と同じか、あるいはそれより大きい半径を持つ湾曲部と接合する。
【００３６】
図１２の半径は、任意の工作機械を使用して機械加工することができる。そのような工作機械の例としては、ＮａｔｉｏｎａｌＤｉａｍｏｎｄＬａｂ社製のメッキ・ダイヤモンド・ルータ、またはウォータ・スイベルを備える樹脂接合ダイヤモンド・ホイール等がある。このような工作機械は、ＮａｔｉｏｎａｌＤｉａｍｏｎｄＬａｂ社製の特注樹脂接合ダイヤモンド・ホイールのようなビットと一緒に使用した場合、優れた結果を達成することが分かっている。
【００３７】
基本脚型４０を機械加工し、図１３に示すように、複数のウェーハ保持スロット１６を形成する。スロット１６は、スロット付き脚部４２を形成するために、ここでは前面である、基本脚型４０の一方の側面に沿って形成される。スロット１６は、相互に平行で、図１の基本脚型３６の縦軸Ａに対してほぼ垂直である。スロット１６は、端部長さＥを除いて、長さＬの相当な部分に沿って延びる。スロット１６は、特定の用途により、支持部材の基本型の奥行きＤの半分より長く延びても、または短く延びてもよい。図のスロット１６は、２つの平らな平行な面を持っているが、もっと複雑な形が有利な場合があり、そのような複雑な形は、標準的機械加工技術により容易に形成することができる。
【００３８】
スロット１６は、市販のダイヤモンド・ソー・ブレードのような任意の適当なダイヤモンド工具により形成することができる。適当な切断装置の例としては、ＮａｔｉｏｎａｌＤｉａｍｏｎｄＬａｂ社製の、３〜４インチ樹脂結合ホイールがある。このようなスロッタは、ＮａｔｉｏｎａｌＤｉａｍｏｎｄＬａｂ社製の、１６〜４００粒度ブレードのようなダイヤモンド・コーティングされた切断面を持つブレードと一緒に使用した場合、特に効果的である。スロット１６の形成中、スロッタを５〜１２５，０００ｒｐｍの範囲内の速度で動作させることができる。約４５００ｒｐｍの速度が特に効果的であることが分かっている。上記指定の切断装置を使用すれば効果的であるが、上記切断装置は、単に例示としてのものに過ぎないことを理解されたい。許容できる結果を達成するために、他の切断装置も使用することができる。このような装置の例としては、ダイヤモンドなしのブレードを使用するスロッタ、レーザ、および研磨流体切断装置等があるが、これらに限定されない。
【００３９】
ベース１４に脚部１２を取り付けるために、２つの異なる設計がある。図１３の側部立面図、および図１４の正射図に示すように、スロット付き脚部４２は、スロット１６を除き、丸みを帯びた楔形をしたその端部４４へ延びる断面を持つ。脚部４２の丸みを帯びた楔形の端部を収容するために、相補的で盲の丸い楔形の孔部４６を、２つの対向ベース１４内に機械加工して形成する。このようにすることにより、回転剛性が増大するという利点がある。
【００４０】
別な方法としては、図１５の側部立面図、および図１６の正射図に示すように、杭付きの脚部５４の各終端部５２上に少なくとも１つの取付け構造体５０が機械加工して形成される。上記取付け構造体５０は、１組の対向する円筒ペグとして示されている。ペグは、支持部材の基本型３０の端部を機械加工することにより形成される。この機械加工は、任意の適当な切断機構により実行することができる。適当な切断装置の一例としては、ＮＯＶＡ、ＪＥＴ、またはＰＲＥＳＴＯ社などのメーカー製の垂直または水平フライス盤またはＣＮＣ機械がある。取付け構造体５０は、対応する盲の円筒形ほぞ孔５６を持つほぼ平らなベース１４への脚部５４の取り付けを容易にするように適応され組み立てられる。例えば、取付け構造体５０を、ベースの溝形と対応するブレード形のような他の形にすることもできる。脚部を、任意の適当な方法で、ベースに取り付けることもできることを理解されたい。
【００４１】
脚部２２の完成品を、任意の希望する大きさに作ることができる。例えば、楔の角度が約２２度６０秒である図の脚部を、約０．４７５インチ（１２ｍｍ）の幅、約４５インチ（１１４ｍｍ）の長さを持つ基本脚型から形成することができる。図の実施形態のスロット１６は、約０．２５インチ（６ｍｍ）の奥行きを持ち、脚部２２の全長に沿って約４３インチ（１０９ｃｍ）の距離を延びている。この距離はもっと長くすることもできる。図１６の取付け構造体を構成する円筒形のペグ５０は、脚部５４の端部から、約０．６インチ（１５ｍｍ）延び、約０．４インチ（１０ｍｍ）の直径を持つ。
【００４２】
図１７から図２３は、ベースに脚部を取り付けるための種々の技術を示す。これらの各例においては、図１７に示すように、この図では支持部材である、第１のシリコン部材６０は、外側に向かって延びる取付け部材またはほぞ６２を備える。しかし、ほぞ６２を使用しないで、代わりに、図１４に示すように、第１のシリコン部材６０の延長部を使用できることを理解されたい。この図でベース部材である第２のシリコン部材６４は、ほぞ孔６６を含む。ほぞ孔６６は、ほぞ６２の少なくとも一部を囲むようにすることができる。
【００４３】
ある実施形態の場合には、ほぞ孔６６内にほぞ６２をしっかりと固定するために、第１の横向きボア７０が、ほぞ６２内にドリルで開けられ、第２の横向きボア７２が、ほぞ孔６６に隣接する第２のシリコン部材６４の一部にドリルで開けられる。第１および第２の横向きボア７０、７２は、これらのボアが相互に同軸状に整合した場合に、位置決めピン７４を収容できる大きさに形成される。
位置決めピン７４は、いくつかの方法で、第１および第２の横向きボア７０、７２内に固定することができる。図１７の実施形態の場合には、位置決めピン７４は、第１および第２のボア７０、７２の長さの合計よりも少し長い。位置決めピン７４は、位置決めピン７４（破線で示す）の一部７６が、第２のボア７４の外側の限界７８から外側に向かって延びるように、整合したボア７０、７２内に挿入される。その後で、位置決めピン７４の外側に向かって延びる部分７６が、第２のボア７２の外側の限界７８と同一平面になるように機械加工される。
【００４４】
図１８は、別の固定技術を示す。位置決めピン８０は、ほぞ６２およびほぞ孔６６に隣接する第２のシリコン部材６４の一部内の第１および第２ボア８２、８４の内径Ｄ_２に、ほぼ等しい外径Ｄ_１を持つ。この例の場合には、位置決めピン８０は、極低温で−１００℃に冷却され、そのため位置決めピン８０は収縮する。冷却された位置決めピン８０は、ボアを周囲温度に維持した状態で、整合ボア８２、８４内に挿入される。その後で、位置決めピン８０の温度は、周囲温度に戻り位置決めピン８０は膨張する。位置決めピン８０の直径は、極低温で冷却された場合、約０．００１％収縮する。
位置決めピンを使用する技術の代わりに、ほぞ孔とほぞとを融合させるために、ほぞ、ほぞ孔または両方にエネルギーを供給することができる。
【００４５】
図１９は、上記技術の一例を示す。この例の場合には、アクセス孔部８８が、ほぞ孔６６の底部に届くように、第２シリコン部材６４にドリルで開けられる。ほぞ６２とほぞ孔６６との間に仮つけ溶接Ｗを行うために、アクセス孔部８８を通してレーザ・エネルギーが供給される。パルス幅３０ｎｓおよびパルス周期０．００１秒の２５０ＷのＣＯ_２レーザからのレーザ・エネルギーを１〜５分照射することにより有利な結果を得られることが分かっている。Ｃｏｈｅｒｅｎｔ社製のＣＯ_２レーザのような任意の適当なレーザ・エネルギー源を使用することができる。
【００４６】
図２０は、他の組立て方法の断面図を示す。この実施形態の場合には、ほぞ６２およびほぞ孔６６は、ほぼ同じ広がりをもって第２シリコン部材を貫通して延びる。界面領域Ａ１の全部、または一部の周囲を延びることができる仮りつけ溶接を形成するために、ほぞ孔６６とほぞ６６の間の界面に隣接する領域Ａ１に、レーザ・エネルギーを供給することができる。任意の適当なレーザ・エネルギー源を使用することができる。
【００４７】
図２１および図２２に示す他の例の場合には、ほぞ６２は、第２シリコン部材６４を通って延び、その終端部９２のところに周辺凸部９０を含む。第２シリコン部材６４は、ほぞ孔６６の外側端部を囲む周辺傾斜部９４を含む。第１シリコン部材６０の周辺凸部９０を第２シリコン部材６４の周辺傾斜部９４に溶け込ませ、それにより、ほぞ６２をほぞ孔６６と融合させるために、熱エネルギーが供給される。熱を供給するために、任意の適当な熱源を使用することができる。有利に使用することができる１つの熱源として、レーザ・エネルギーが発生する熱があることが分かっている。レーザ・エネルギーは、凸部９０を約３分間、シリコンの融点１４１６℃以上の温度、好適には、約１４５０℃の温度に加熱するか、または溶融シリコンが、図２２に示すように、周辺傾斜部９４を満たすまで使用される。
【００４８】
図２３は、他の固定技術を示す。この例の場合には、ほぞ孔６６内にほぞ６２をしっかりと固定するステップは、ほぞ６２とほぞ孔６６の間を軸方向に延びる領域Ａ_２に接着剤を塗布するステップを含む。通常、接着剤の使用に付随する汚染を避けるために、高温、非汚染接着剤を使用しなければならない。
図１７から２３の取付け素子は、ほぼ円筒形で、円筒形のボアとして形成された取付け素子収容部分を備える。しかし、これらの形状は、例示としてのものに過ぎず、取付け素子および関連保持部分には、任意の適当な協働の形を選択することができることを理解されたい。
【００４９】
上記の種々の固定方法は、ウェーハ・タワーを製造するためだけでなく、２つまたはそれ以上のシリコン片を緊密に組み立てなければならない他の構造体にも使用することができる。
図１のタワー１０を形成するために、上記の固定方法の中の１つを、各脚部１２と２つのベース１４との間に適用する。しかし、さらに他の固定方法も使用することができる。好適には、脚部１２は４本にするのが好ましいが、３本でも十分であり、２本でも大丈夫である。ほぞ孔は、２つのベースに開けられる。好適には、１８０度より少し広い角度で、等しい角度位置に開けるのが好ましい。スロット１６により隙間を広くすることができるので、ロボットのブレードを、好適には、挿入中、スロット１６の側面に触れないで、スロット１６をスライドさせて、ウェーハをタワー１０に水平に挿入し、スロット１６の底面上に安定した状態で、支持された状態に維持することができる。
【００５０】
図１の場合には、ベース１４は、連続的で、対称形の円形をしているが、上記ベースは、依然としてほぼ円形ではあっても、もっと複雑な形にすることもできる。例えば、上記ベースは、外部平坦部および内部開口部を含むことができる。さらに、好適には、一体形ベースは、シリコンの単結晶から作ることが好ましいが、複数の部分を一緒に固定して、複数の部分からなるシリコン・ベースを形成することもできる。この場合、ベースに未処理ポリを使用することがさらに好ましいものになる。
上記実施形態の場合には、スロットは、楔形の脚部に形成される。しかし、本発明は、それに限定されない。円筒形または長方形の脚部から突き出ていて、その遠い方の端部にウェーハを支持するシリコン・アームのように、脚部およびウェーハ支持体を別の形にすることもできる。
【００５１】
本発明を使用すれば、半導体ウェーハ等の製造の際に使用するための単結晶シリコン、多結晶シリコン、またはバージンポリシリコンの構造的部材を製造することができるし、本発明を、シリコン・ウェーハの処理の際に使用する、任意の大型のおよび／または複雑な固定具、またはその一部に適用することができる。本発明の構造的部材を使用する構成部品を使用すれば、高温プロセス中の変形を避けることができる。原材料がウェーハ材料と同じ品質であるので、粒子による汚染および炭化シリコンのような周知の材料に固有の「結晶スリップ」を事実上避けることができる。さらに、シャドーイングがない。何故なら、原材料が、処理ウェーハの物理的特性および重要な定数を、１対１でコピーするからである。単結晶固定具およびその一部は、石英または炭化シリコンのような、通常使用される材料から作ったものでは達成することができない許容範囲および予想寿命を実現する。本発明を使用すれば、製造プロセスが、３００ｍｍおよびそれ以上のウェーハ直径に移行した場合に、有利なシリコン部品および固定具を製造することができる。
特定の実施形態を参照しながら、本発明を説明してきたが、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、本発明を種々に変更することができることを理解することができるだろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を取り入れたシリコン・ウェーハ処理固定具の正射図である。
【図２】本発明の方法で使用するためのブランクである。
【図３】本発明のある実施形態のステップを示すフローチャートである。
【図４】切断プロセス中のブランクの側断面図である。
【図５】図４に対応するブランクの軸方向断面図である。
【図６】切断プロセス中のブランクの側断面図である。
【図７】図６に対応するブランクの軸方向断面図である。
【図８】本発明の方法に含まれる各ステップを示す図である。
【図９】本発明の方法に含まれる各ステップを示す図である。
【図１０】本発明の方法に含まれる各ステップを示す図である。
【図１１】本発明の方法で使用する支持部材の基本型を示す図である。
【図１２】製造プロセスの第１段階における支持部材の基本型の端部立面図である。
【図１３】製造プロセスの後続段階における支持部材の基本型の側部立面図である。
【図１４】脚部とベースの組合せの第１の実施形態の正射図である。
【図１５】製造プロセスの他の段階における支持部材の基本型の側部立面図である。
【図１６】脚部とベースの組合せの第２の実施形態の正射図である。
【図１７】シリコン・ウェーハ処理固定具の構成材を固定するための技術を示す断面図である。
【図１８】シリコン・ウェーハ処理固定具の構成材を固定するための技術を示す断面図である。
【図１９】シリコン・ウェーハ処理固定具の構成材を固定するための技術を示す断面図である。
【図２０】シリコン・ウェーハ処理固定具の構成材を固定するための技術を示す断面図である。
【図２１】シリコン・ウェーハ処理固定具の構成材を固定するための技術を示す断面図である。
【図２２】シリコン・ウェーハ処理固定具の構成材を固定するための技術を示す断面図である。
【図２３】シリコン・ウェーハ処理固定具の構成材を固定するための技術を示す断面図である。[0001]
(Background of the Invention)
1. Field of Invention
The present invention relates generally to a fixture used to support a wafer during semiconductor integrated circuit manufacture, and more particularly to a silicon fixture that supports the wafer.
[0002]
2. Technical background
As commercial production of silicon wafers develops, increasingly larger wafers are processed in increasingly larger batches, while the individual sizes are shrinking to less than 0.18 μm. Because of this process, requirements for processing equipment and wafer handling and transport mechanisms required to move, transport, and hold wafers during processing are becoming increasingly demanding. It has become to. These requirements include keeping the temperature constant and contamination with impurities or particles.
[0003]
During many chemical and thermal processing operations, the wafer is often accurately positioned during various processing steps, particularly annealing, dopant diffusion, or chemical vapor deposition, which are often performed simultaneously on many wafers. Must hold on. For this purpose, relatively large and complex structures such as “boats” or “towers” are usually used. Tanaka et al., U.S. Pat. No. 5,492,229, discloses an example of such a structure. Tanaka et al. Discloses a vertical boat for holding a plurality of semiconductor wafers. The boat includes two end members and a plurality of support members. In one embodiment, the support member is formed from a vertically cut pipe member to provide a long plate member having a quarter arc cross section. In another embodiment, the support member is formed from a vertically cut pipe member to provide a long plate member having a half arc cross section. Tanaka et al. List quartz glass, silicon carbide, carbon, single crystal silicon, polycrystalline silicon, and silicon impregnated silicon carbide as materials that can be used for the boat. When manufactured from quartz glass, the various elements must be fused together. Otherwise, “the device can be assembled in a predetermined manner”.
[0004]
Coons U.S. Pat. No. 5,534,074 also relates to a vertical boat for holding semiconductor wafers. The boat includes a plurality of rods having slots formed along their entire length. The slots are for reducing shadowing on wafers installed in the boat during processing. The rod is cylindrical and is designated to be manufactured from fused quartz, but any well-known material suitable for holding the wafer can also be used.
Cuernemoen US Pat. No. 4,872,554 discloses a reinforced carrier for silicon wafers and the like. The carrier includes a side element consisting of an annular rail with teeth protruding therefrom to hold the wafer at regular intervals. The rail is made of plastic and may include a hard insert for reinforcement. The teeth can be molded integrally with the rail or welded to the rail.
[0005]
Kato et al U.S. Pat. No. 5,752,609 relates to a wafer boat including a plurality of rods arranged to support a ring member. The plurality of wafer support pieces are connected to the ring member and include protrusions having corners for contacting the wafer. Kato et al. Also discloses a wafer boat including a plurality of cylindrical quartz rods having a wafer support recess therein.
The theoretical advantages of pure silicon structures are well known. Conventional towers and boats are usually made of quartz or silicon carbide, but these materials contain contaminants and become unstable at higher temperatures. Manufacturing the wafer holding structure from the same material as the wafer itself reduces the possibility of contamination and deformation to a minimum. Silicon structures react with processing temperatures, conditions and chemistry in exactly the same way as wafers, significantly improving the overall useful life of the structure.
[0006]
Unfortunately, the standard assembly of silicon structures in the “predetermined method” disclosed by Tanaka et al. Is one of the reasons why pure silicon was not widely accepted as a material for structures such as boats and towers. One. Single crystal silicon, polycrystalline silicon, and Virgin polysilicon However, since the structure described in Tanaka et al.'S patent has been developed, considering the case where single crystal silicon is selected as the material, the support member and the target member There is no description about the connection between them, and the above manufacturing method of the support structure only includes the cutting out of the extruded annular member. Such support structures are inherently less stable than support structures made from materials that have been used for a long time, such as quartz or silicon carbide, and can be more easily processed.
[0007]
Similarly, Koons, Quernemoen and Kato et al. Do not solve the specific problem of providing a robust and reliable wafer support structure that reduces shadowing and contamination. The protrusions and slots described in the above patent are effective to some extent, but are not suitable for manufacturing from materials such as silicon, and to provide a stable and accurate wafer support. A relatively large cross-sectional area is required.
Silicon has been found to be very brittle and difficult to melt. For this reason, the well-known silicon structures are considered to be delicate, at best, and very brittle at best. Therefore, the silicon structure has not been widely accepted commercially.
[0008]
Further, due to the crystal structure of single crystal silicon, blanks extruded from crystalline silicon have a clear “grain” that runs substantially vertically in the blank. Silicon blanks are usually cut transversely across the grain by a thread saw. Unfortunately, when used for longitudinal cutting, conventional cutting techniques tend to divide the silicon blank along the grain, which makes the blank useless.
Monocrystalline silicon structure member and polycrystalline silicon for use in the manufacture of semiconductor wafers and the like that can eliminate the disadvantages of known silicon structures while retaining the advantages of silicon as a structural material It can be seen that a method for manufacturing a structural member is awaited.
[0009]
Czochralski (CZ) single crystal silicon is of the type used as a wafer in semiconductor integrated circuits, essentially having a horizontal length of 200 mm and 300 mm stretched from molten silicon as a large ingot. It consists of a single crystal of silicon. Czochralski polycrystalline silicon, often referred to as quasi-single crystalline silicon, has virtually the same local structure as single crystalline silicon, but is made up of individual crystals. Crystallite has a size of about 1 mm to more than 100 mm and is separated by grain boundaries. Such Czochralski polysilicon is considered to be conventional polysilicon in terms of structural members. Whether Czochralski silicon grows in a single crystal form or a polycrystalline form largely depends on the drawing speed. Czochralski silicon may grow with 1 ppm heavy metal impurities, but carbon and nitrogen may also be present at concentrations of 1-7 ppm, while oxygen is at concentrations of 10-25 ppm. Exists. Crystallites usually have orientations that are very similar to each other. Further, polysilicon is often grown as a thin layer in silicon integrated circuits by chemical vapor deposition, but such films cannot be applied directly to the present invention.
[0010]
virgin Polysilicon (hereinafter referred to as virgin Called poly) is a special type of polysilicon that is widely manufactured for use within the semiconductor industry. virgin Poly is formed in the form of relatively large ingots (with a maximum diameter of about 15 cm) by thermal chemical vapor deposition (CVD) using various silanes as precursors that aggregate on a heated seed rod. Such precursors are SiH ₄ , SiClH ₃ , SiCl ₂ H ₂ , SiCl ₃ H and SiCl ₄ including. Among these compounds, SiHCl ₃ H is the most commonly used commercially, but since it has been used in float zone deposition to date, in some cases, monosilane (SiH ₄ ) May be used. virgin Poly is 10 ^-12 cm ^-3 It grows with a very high purity with an impurity concentration of less than that. The usual criteria are virgin Poly is 1 ppt (impurity level of all expected contaminants including oxygen, 1 × 10 ^-12 ) A level containing a certain amount of impurities. There is some variation, virgin Poly has an impurity level of 10 ppt or less. This is in contrast to Czochralski polysilicon, which contains various impurities of at least 1 ppm heavy metal and up to 25 ppm or more of dissolved gas. virgin Poly is commercially produced with high internal stress so that it can be easily crushed. Semiconductor silicon wafers are usually grown by the Czochralski method, in which the polysilicon is crushed and then slightly above 1416 ° C., the melting point of silicon under atmospheric pressure. At a temperature in the vicinity of, perhaps together with the intentionally introduced dopant material. Single crystals agglomerate on small seed crystals placed on the surface of the melt, and the growing single crystal ingot is drawn very slowly from the melt.
[0011]
Whether the silicon by the Czochralski method becomes single crystal or polycrystal depends largely on the pulling speed, and crystallite tends to grow greatly at a random size. on the other hand, virgin Poly aggregates from the hot seed rod and attempts to form crystalline arms that protrude radially from the rod.
As far as I know, virgin Poly has never been used in silicon fixtures to support wafers during semiconductor processing.
Therefore, it can be seen that there is a need for the development of a strong and reliable support member for wafer processing fixtures that reduces shadowing and contamination while holding the wafer accurately in a stable state.
[0012]
(Summary of Invention)
The present invention includes a silicon wafer processing fixture. The fixture includes a uniformly elongated silicon support member with an attachment element extending outwardly from its terminal end. The fixture also includes a substantially flat silicon base. The base includes an attachment element receiving portion for securely securing the attachment element of the support member therein.
In the case of the first embodiment, at least a part of the fixture is virgin Made of polysilicon. In one more specific embodiment, the elongated member is virgin Made by machining from polysilicon, the monolithic base is single crystal silicon. In other embodiments, the base consists of several parts, all of which are elongated members virgin Formed from polysilicon.
[0013]
The present invention provides a method for manufacturing an elongated structural member from a single blank of crystalline material. The blank has a predetermined length, width and depth. A first substantially flat cut is formed in the blank that extends along substantially the entire length of the blank and a distance that is significantly shorter than the entire width of the blank. Within the blank, at least one additional cut is formed, which extends in the same plane as the first cut and cuts the blank into two parts.
[0014]
Forming the at least one additional cut may include forming a plurality of additional cuts. In some embodiments, this number of additional cuts is at least three. The cut can be formed by a rotating saw comprising a blade with a diamond-coated cutting surface. When the saw operates, the blade speed is in the range of 50 to 50,000 rpm, but preferably about 4,000 rpm.
The blank of crystalline material can be supplied as a single blank of silicon material. The method of the present invention can be carried out with a single crystal silicon material or a polycrystalline silicon material.
[0015]
In some embodiments, the blank can be supplied as a generally cylindrical blank, i.e., an ingot. The step of forming the first substantially flat cut and the step of forming at least one additional cut are performed iteratively for each of the two parts to form four parts from the original cylinder. Can be performed iteratively as well to form eight parts from the original cylinder. Each of the eight parts has a substantially wedge-shaped cross section.
[0016]
The present invention discloses a method for securing a first silicon member to a second silicon member to form at least a portion of the silicon wafer processing fixture as well as the silicon wafer processing fixture itself. ing. The method includes providing an attachment member extending outwardly on the first silicon member. At least partially, a second silicon member is provided that includes an attachment element receiving portion surrounding the attachment member. Thereafter, the attachment element is securely fixed in the attachment element receiving portion.
[0017]
The present invention provides a method of manufacturing a support member for a wafer processing fixture. In the first step of the method, an elongated support member base mold is formed. The basic mold has a substantially wedge-shaped cross section and an angular edge. The base edge of the support member is then machined to form a generally arcuate edge instead of an angular edge. A plurality of wafer holding slots are formed along one face of the base mold of the support member.
[0018]
The basic form of the support member can include a front face and a rear face, with at least one angular edge on each face. The step of machining the edges of the base of the support member is to machine the edges of each face to a radius in the range of 0.25 inches (6.3 mm) to 5.25 inches (133.3 mm). Can be executed. In certain embodiments, the at least one angular edge of the rear surface can be machined to a radius of about 1.5 inches (38 mm), and the at least one angular edge of the front surface is about. It can be machined to a radius of 35 inches (8.9 mm). Conveniently, all other corners of the support member have a radius that is smaller than the radius of the front surface.
[0019]
At least one mounting structure can be formed on at least one terminal end of the basic form of the support member. The mounting member is configured such that the support member can be easily mounted on the substantially flat base member. In some embodiments, the mounting structure can be provided as a set of cylindrical pegs, each extending from each end of the base type of the support member.
The basic type of elongated support member can be made from an inert crystalline material such as polycrystalline silicon or single crystal silicon.
[0020]
The step of forming a plurality of wafer holding slots along one side of the support member basic mold can be performed to form a plurality of cuts substantially perpendicular to the longitudinal axis of the support member basic mold. The cut can be extended by a suitable distance the depth of the basic form of the support member and can be formed by a rotating saw with a blade having a diamond-coated surface. The wafer holding slot can be formed perpendicular to the front face of the basic mold of the support member.
[0021]
The present invention also discloses a support member for a wafer processing fixture. The support member can include an elongate body portion comprising a pair of opposing terminations, an arcuate front surface having a first radius of curvature, and an arcuate rear surface having a second radius of curvature. The first radius of curvature can be much smaller than the second radius of curvature. A plurality of mutually parallel wafer holding slots are formed in the front surface of the body portion.
[0022]
In some embodiments, a set of mounting structures can extend from each end of the support member. The mounting element is generally cylindrical and the mounting element receiving portion is formed as a cylindrical bore having a diameter and length corresponding to the diameter and length of the mounting element. However, other shapes such as blades are possible. The first and second silicon members including the attachment member may be monocrystalline silicon, polycrystalline silicon or virgin It can be formed from polysilicon.
[0023]
According to one method, embodiment, the step for securely securing the mounting element forms a first lateral bore in the mounting element and a second lateral bore in the mounting element receiving portion. Can be executed. The first and second lateral bores are coaxial with each other and can accommodate locating pins. When the first and second lateral bores are coaxially aligned with each other, the locating pins are secured within the first and second lateral bores. The pin length can be slightly longer than the combined length of the first and second bores, and the pin can be secured in the following manner. Initially, the locating pin is inserted into the alignment bore such that a portion of the locating pin extends outwardly from the outer limits of the first and second bores. The extension portion of the locating pin is then machined until it is flush with the outer limits of the first and second bores. Alternatively, the outer diameter of the locating pin can be approximately equal to the inner diameter of the first and second bores. In this case, the pin can be fixed by the following method. First, the positioning pin is frozen at a cryogenic temperature, and the positioning pin is contracted. The locating pin is then inserted into the aligned bore while maintaining the bore at ambient or higher temperature. Thereafter, the temperature of the positioning pin is returned to ambient temperature and expanded.
[0024]
In another securing step, energy may be supplied to at least one of the attachment element and the attachment element receiving portion to fuse the attachment element to the attachment element receiving portion. In some embodiments, an access hole is provided in the mounting element receiving portion of the second silicon member. Laser energy is supplied from the access hole in order to tack weld the mounting element and the mounting element receiving portion. Alternatively, the mounting element and the mounting element receiving portion can be approximately the same size. Laser energy can be supplied to an area adjacent to both the mounting element and the mounting element receiving portion.
[0025]
Furthermore, in other embodiments, a peripheral convex portion can be provided at the terminal portion of the first silicon member. A peripheral recess can be provided at the end edge of the second silicon member. Laser energy is supplied so that the peripheral convex portion of the first silicon member is melted into the peripheral concave portion of the second silicon member. Laser energy is supplied to heat the protrusion to the silicon melting point of 1,416 degrees, preferably about 1,450 degrees, for about 3 minutes or until the silicon melt fills the peripheral recess. Is done.
Furthermore, in other embodiments, the step for securely securing the mounting element within the mounting element receiving portion includes a strong, contamination-free bond between the mounting element and the mounting element receiving portion. Applying an agent. The mounting element is substantially cylindrical and the mounting element receiving portion is formed as a cylindrical bore having a diameter and length corresponding to the diameter and length of the mounting element. The first and second silicon members may be monocrystalline silicon, polycrystalline silicon or virgin It can be formed from polysilicon.
[0026]
(Detailed description of preferred embodiments)
FIG. 1 is a silicon wafer processing fixture 10. The silicon wafer processing fixture 10 includes a plurality of uniformly elongated support members 12 (hereinafter referred to as legs) that are secured between a set of generally flat base members 14, hereinafter referred to as a base. A plurality of slots 16 are typically formed in each leg 12 at regular intervals and are used to support a plurality of wafers within the assembled tower 10. The tower is typically installed semi-permanently in a semiconductor processing reactor configured for one of many different processes. Multiple wafers are placed in the tower 10 and then processed simultaneously. This process involves moderate temperatures in the range of 400-700 ° C, or high temperatures in the range of 1,000-1,380 ° C, depending in part on whether chemical vapor deposition, annealing, or thermal diffusion is performed. Can do.
[0027]
Although the tower 10 in the figure has four leg portions 12, the number of leg portions 12 may be three, two, or one. The most typical method is that the legs 12 firmly support the wafer, but the wafer is linearly placed in the slot 16 by an automated robot that supports the wafer on a paddle that moves transversely to the axis of the tower 10. The plurality of legs are attached to the base 14 within a range slightly wider than 180 degrees on the outer periphery of the base 14 so that the base 14 can be inserted into the base 14.
[0028]
Leg 12 and base 14 can be made of any suitable method from an inert crystalline material such as single crystal silicon or polycrystalline silicon. Preferably, the leg 12 has a low level of impurities, virgin It is preferable to form from poly. This is because the leg 12 directly contacts the wafer. In many applications, the leg 12 must be relatively long and long. virgin Poly is readily available. However, the base 14 is easily formed from single crystal silicon. Conveniently the diameter of the base 14 formed in a substantially circular shape needs to be larger than the diameter of the wafer to be processed. Currently, most wafers have a diameter of 200 mm, but 300 mm wafers have also been manufactured. More than 300mm or 200mm virgin Even poly ingots are not readily available, but super large CZ crystalline ingots are available for special applications.
The manufacturing of the legs is divided into two main steps. That is, (1) forming a wedge-shaped basic mold, and (2) machining the above basic mold into legs having a novel cross section.
[0029]
A basic mold is machined from the cylindrical blank 20 of FIG. The blank 20 is substantially cylindrical and has a length L and a diameter D. However, the present invention can be applied to any suitable blank of almost any shape.
The blank 20 can be made from a crystalline material such as single crystal silicon or polycrystalline silicon, virgin Poly blanks are preferred. Silicon blanks are widely available commercially. One supplier of suitable silicon blanks is SILICON CRYSTALS INC. Blanks can be made to any size, but are typically 4 inches (10 cm) to 80 inches (200 cm) in length and 0.75 inches (2 cm) to 36 inches (91 cm) in diameter.
[0030]
As schematically shown in FIG. 3, a method according to one aspect of the present invention uses a series of progressive cuts along the longitudinal axis of the blank 20 to cut the blank into small pieces. In step 22, the first substantially flat cut C ₁ Is formed in the blank 20. As shown in the side sectional view of FIG. 4 and the axial sectional view of FIG. ₁ Extends over substantially the entire length L of the blank 20 and a distance considerably shorter than the entire width of the blank 20 (here, the diameter D).
In step 24 of FIG. 3, an additional cut C in the blank 20 ₂ Is formed. As shown in the side sectional view of FIG. 6 and the axial sectional view of FIG. ₂ Is the first cut C ₁ Extend in the same plane.
[0031]
If the diameter of the blank 20 is relatively small, as shown in FIG. ₁ And H ₂ Two cuts are sufficient to divide into two. Instead, the two parts H in FIG. ₁ , H ₂ (N−2) additional cuts, C, as shown in step 26 of FIG. ₃ To C _N May be required. In the case of a regular blank with a diameter of 3 inches (76 mm), it has been found that three cuts give good results. However, it has been found that high pressure fluid cutting is effective when cutting all blanks 20 in one step. Furthermore, if the surface finish can be compromised, a one-step cut using a diamond blade is effective.
[0032]
The blank 20 can be cut by any suitable technique. At present, it is considered that the cutting can be effectively performed using a rotating saw such as the M4K34F21G model manufactured by MK. The saw can be equipped with a blade with a diamond at the tip, such as part number 10125D22 or 10125D100 from National Diamond Lab. During the cutting of the blank, the saw can be operated at a speed of 50 to 50,000 rpm. A speed of about 4,000 rpm has been found to be particularly effective. Although the use of a rotating saw is effective, it should be understood that the rotating saw is merely exemplary. Other cutting devices can also be used to achieve acceptable results. Examples of such devices include, but are not limited to, saws using a blade without diamond, lasers, wire saws, polishing saws, reciprocating saws, and abrasive fluid cutting devices.
[0033]
In many cases, the manufacturing of the structural support member is half the blank of FIG. ₁ , H ₂ This is facilitated by the step of feeding smaller pieces. In such a case, in step 26 of FIG. 3, as shown in FIG. ₁ ~ Q ₄ Or eight pieces E as shown in FIG. ₁ ~ E ₈ The above progressive cutting step can be performed iteratively for each of the two halves. The resulting basic leg 30 shown as an orthographic view in FIG. 11 has an apex angle of 45 degrees. The depth of the cut in step 26 is shallow, and as a result, the value of N becomes small.
The above procedure can be modified as necessary to produce solid segments with selected values of apex angles of less than 90 degrees, but to minimize shadowing, 45 degrees or less The following angles are preferred.
[0034]
The basic leg mold 30 in FIG. 11 has a substantially wedge-shaped cross section. The basic leg mold 30 has a front surface 32 that includes an angular edge 34 at the front of the wedge. The base leg 30 has an arcuate rear surface 36 that includes a pair of angular edges 38 at the rear of the wedge, and two flat sides that are inclined relative to each other.
12 to 14 show the steps of building the basic mold 30 of the support member into a completed support member. As shown in FIG. 12, the first step is the removal of the angular edges 34, 38, thereby forming a rounded trapezoidal member 40 (shown in broken lines). Machining the front and back surfaces. The surface can be machined to a radius between 0.25 (6 mm) and 5.25 inches (133 mm). In the illustrated example, the front surface of trapezoidal member 40 is machined to a radius of about 0.35 inches (9 mm) and the rear surface is machined to a larger radius of about 1.5 inches (38 mm). A preferred ratio of the radius of the rear surface to the radius of the front surface is at least 3, more preferably 4. The advantage of a significantly different ratio is that the formation of wafer support slots on the sides with smaller radii results in less wafer shadowing that occurs during processing, while larger radii far from the wafer are mechanically rigid. Is to give.
[0035]
The rounded wedge shape of FIG. 12 has two further advantages. The first advantage is that material that is wasted during machining can be minimized. A second advantage is that there are no sharper (smaller radius) shapes than the front surface on which the slot is formed. As a result, there is no sharp corner that tends to scrape off the accumulated deposit and increase the number of particles. That is, the rounded shape increases the adhesion to any film deposited on the fixture during wafer processing.
Other embodiments have a rounded wedge shape at the front and a rounded rectangular shape at the rear of the leg, all surfaces equal to or equal to the radius of the front corner where the slots are formed. Joins a bend with a larger radius.
[0036]
The radius of FIG. 12 can be machined using any machine tool. Examples of such machine tools include a plated diamond router manufactured by National Diamond Lab, or a resin-bonded diamond wheel equipped with a water swivel. Such a machine tool has been found to achieve excellent results when used with a bit such as a custom resin bonded diamond wheel from National Diamond Lab.
[0037]
The basic leg mold 40 is machined to form a plurality of wafer holding slots 16 as shown in FIG. The slot 16 is formed along one side of the basic leg mold 40, here the front face, to form the slotted leg 42. The slots 16 are parallel to each other and are substantially perpendicular to the longitudinal axis A of the basic leg mold 36 of FIG. The slot 16 extends along a substantial portion of the length L except for the end length E. The slot 16 may extend longer or shorter than half the depth D of the base type of the support member, depending on the particular application. The illustrated slot 16 has two flat parallel faces, but more complex shapes may be advantageous, and such complex shapes can be easily formed by standard machining techniques. it can.
[0038]
The slot 16 can be formed by any suitable diamond tool, such as a commercially available diamond saw blade. An example of a suitable cutting device is a 3-4 inch resin bonded wheel manufactured by National Diamond Lab. Such a slotter is particularly effective when used in conjunction with a blade having a diamond-coated cutting surface, such as a 16-400 grain size blade, manufactured by National Diamond Lab. During the formation of slot 16, the slotter can be operated at a speed in the range of 5-125,000 rpm. A speed of about 4500 rpm has been found to be particularly effective. While it would be advantageous to use the specified cutting device, it should be understood that the cutting device is merely exemplary. Other cutting devices can also be used to achieve acceptable results. Examples of such devices include, but are not limited to, slotters that use diamond-free blades, lasers, and abrasive fluid cutting devices.
[0039]
There are two different designs for attaching the legs 12 to the base 14. As shown in the side elevation view of FIG. 13 and the orthographic view of FIG. 14, the slotted leg 42 has a cross section that extends to its rounded wedge-shaped end 44 except for the slot 16. To accommodate the rounded wedge-shaped ends of the legs 42, complementary, blind, round, wedge-shaped holes 46 are formed in the two opposing bases 14 by machining. By doing in this way, there exists an advantage that rotational rigidity increases.
[0040]
Alternatively, as shown in the side elevation view of FIG. 15 and the orthographic view of FIG. 16, at least one mounting structure 50 is machined on each end 52 of the leg 54 with the pile. Formed. The mounting structure 50 is shown as a set of opposed cylindrical pegs. The peg is formed by machining the end of the basic mold 30 of the support member. This machining can be performed by any suitable cutting mechanism. An example of a suitable cutting device is a vertical or horizontal milling machine or CNC machine made by a manufacturer such as NOVA, JET or PRESTO. Mounting structure 50 is adapted and assembled to facilitate attachment of legs 54 to a generally flat base 14 having a corresponding blind cylindrical mortise 56. For example, the mounting structure 50 may have other shapes, such as a blade shape corresponding to the groove shape of the base. It should be understood that the legs can be attached to the base in any suitable manner.
[0041]
The finished product of the leg 22 can be made to any desired size. For example, the illustrated leg having a wedge angle of about 22 degrees 60 seconds can be formed from a basic leg mold having a width of about 0.475 inches (12 mm) and a length of about 45 inches (114 mm). . The slot 16 in the illustrated embodiment has a depth of about 0.25 inch (6 mm) and extends a distance of about 43 inches (109 cm) along the entire length of the leg 22. This distance can be longer. The cylindrical peg 50 comprising the mounting structure of FIG. 16 extends from the end of the leg 54 about 0.6 inches (15 mm) and has a diameter of about 0.4 inches (10 mm).
[0042]
17-23 show various techniques for attaching the legs to the base. In each of these examples, as shown in FIG. 17, a first silicon member 60, which is a support member in this view, includes an attachment member or tenon 62 that extends outward. However, it should be understood that an extension of the first silicon member 60 could be used instead, as shown in FIG. The second silicon member 64 which is a base member in this figure includes a mortise 66. The mortise 66 may surround at least a part of the mortise 62.
[0043]
In some embodiments, a first lateral bore 70 is drilled into the mortise 62 and a second lateral bore 72 is mortiseed to securely secure the mortise 62 within the mortise 66. A portion of the second silicon member 64 adjacent to 66 is drilled. The first and second sideways bores 70, 72 are sized to accommodate the locating pin 74 when the bores are coaxially aligned with each other.
The locating pin 74 can be secured within the first and second lateral bores 70, 72 in several ways. In the embodiment of FIG. 17, the locating pin 74 is slightly longer than the sum of the lengths of the first and second bores 70,72. The locating pin 74 is inserted into the aligned bores 70, 72 such that a portion 76 of the locating pin 74 (shown in dashed lines) extends outwardly from the outer limit 78 of the second bore 74. Thereafter, the portion 76 extending outwardly of the locating pin 74 is machined to be flush with the outer limit 78 of the second bore 72.
[0044]
FIG. 18 shows another fixation technique. The positioning pin 80 has an inner diameter D of the first and second bores 82, 84 within a portion of the second silicon member 64 adjacent to the tenon 62 and tenon hole 66. ₂ Is substantially equal to the outer diameter D. ₁ have. In this example, the positioning pin 80 is cooled to −100 ° C. at a very low temperature, and therefore the positioning pin 80 contracts. The cooled positioning pin 80 is inserted into the alignment bores 82, 84 with the bore maintained at ambient temperature. Thereafter, the temperature of the positioning pin 80 returns to the ambient temperature and the positioning pin 80 expands. The diameter of the locating pin 80 shrinks by about 0.001% when cooled at cryogenic temperatures.
As an alternative to the technique of using locating pins, energy can be supplied to the mortise, mortise or both to fuse the mortise and mortise.
[0045]
FIG. 19 shows an example of the above technique. In this example, the access hole 88 is drilled into the second silicon member 64 so that it reaches the bottom of the mortise 66. Laser energy is supplied through the access hole 88 to perform a tack weld W between the mortise 62 and the mortise 66. 250 W CO with a pulse width of 30 ns and a pulse period of 0.001 second ₂ It has been found that advantageous results can be obtained by irradiating the laser energy from the laser for 1 to 5 minutes. CO made by Coherent ₂ Any suitable laser energy source such as a laser can be used.
[0046]
FIG. 20 shows a sectional view of another assembling method. In this embodiment, tenon 62 and tenon 66 extend through the second silicon member with substantially the same extent. Laser energy may be supplied to the region A1 adjacent to the interface between the mortise 66 and the tenon 66 to form a tack weld that can extend around all or part of the interface region A1. it can. Any suitable laser energy source can be used.
[0047]
In the other example shown in FIGS. 21 and 22, the tenon 62 extends through the second silicon member 64 and includes a peripheral protrusion 90 at its end 92. The second silicon member 64 includes a peripheral inclined portion 94 that surrounds the outer end portion of the mortise 66. Thermal energy is supplied to melt the peripheral convex portion 90 of the first silicon member 60 into the peripheral inclined portion 94 of the second silicon member 64, thereby fusing the tenon 62 with the tenon 66. Any suitable heat source can be used to supply the heat. One heat source that can be used to advantage is known to be the heat generated by the laser energy. Laser energy heats the protrusion 90 for about 3 minutes to a temperature above the melting point of silicon, 1416 ° C., preferably about 1450 ° C., or the molten silicon has a peripheral slope as shown in FIG. Used until part 94 is satisfied.
[0048]
FIG. 23 shows another fixing technique. In the case of this example, the step of firmly fixing the tenon 62 in the tenon hole 66 is a region A extending in the axial direction between the tenon 62 and the tenon hole 66. ₂ Applying an adhesive to the substrate. Typically, high temperature, non-staining adhesives must be used to avoid the contamination associated with the use of adhesives.
The mounting element of FIGS. 17 to 23 is substantially cylindrical and includes a mounting element receiving portion formed as a cylindrical bore. However, it should be understood that these shapes are exemplary only and that any suitable cooperating shape can be selected for the attachment elements and associated retaining portions.
[0049]
The various fastening methods described above can be used not only for manufacturing wafer towers, but also for other structures where two or more pieces of silicon must be closely assembled.
In order to form the tower 10 of FIG. 1, one of the above fixation methods is applied between each leg 12 and the two bases 14. However, other fixing methods can also be used. Preferably, the number of the leg portions 12 is preferably four, but three are sufficient, and two are all right. A mortise is drilled in the two bases. It is preferable to open at an equal angular position at an angle slightly wider than 180 degrees. Since the slot 16 can widen the gap, the robot blade preferably slides the slot 16 without touching the sides of the slot 16 during insertion to insert the wafer horizontally into the tower 10; A stable state can be maintained on the bottom surface of the slot 16.
[0050]
In the case of FIG. 1, the base 14 is a continuous, symmetrical circle, but the base may be more complex, although it is still substantially circular. For example, the base can include an outer flat portion and an inner opening. In addition, the monolithic base is preferably made from a single crystal of silicon, but multiple parts can be secured together to form a multiple-part silicon base. In this case, it is more preferable to use untreated poly for the base.
In the case of the above embodiment, the slot is formed in a wedge-shaped leg. However, the present invention is not limited to this. The legs and the wafer support may be otherwise shaped, such as a silicon arm that protrudes from a cylindrical or rectangular leg and supports the wafer at its far end.
[0051]
With the present invention, single crystal silicon, polycrystalline silicon, or for use in the manufacture of semiconductor wafers, etc. virgin Polysilicon structural members can be manufactured and the present invention can be applied to any large and / or complex fixture, or part thereof, used in processing silicon wafers. it can. If components using the structural members of the present invention are used, deformation during high temperature processes can be avoided. Since the raw material is of the same quality as the wafer material, particle contamination and “crystal slip” inherent in well-known materials such as silicon carbide can be virtually avoided. In addition, there is no shadowing. This is because the raw material copies the physical properties and important constants of the processed wafer on a one-to-one basis. Single crystal fixtures and parts thereof provide tolerances and expected lifetimes that cannot be achieved with those made from commonly used materials such as quartz or silicon carbide. Using the present invention, advantageous silicon parts and fixtures can be manufactured when the manufacturing process moves to 300 mm and higher wafer diameters.
Although the invention has been described with reference to particular embodiments, those skilled in the art will recognize that the invention can be variously modified without departing from the spirit and scope of the invention. Will be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an orthographic view of a silicon wafer processing fixture incorporating the principles of the present invention.
FIG. 2 is a blank for use in the method of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating steps of an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a side cross-sectional view of a blank during the cutting process.
FIG. 5 is an axial sectional view of a blank corresponding to FIG. 4;
FIG. 6 is a cross-sectional side view of a blank during the cutting process.
FIG. 7 is an axial sectional view of a blank corresponding to FIG.
FIG. 8 shows each step included in the method of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing each step included in the method of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing each step included in the method of the present invention.
FIG. 11 is a view showing a basic type of a support member used in the method of the present invention.
FIG. 12 is an end elevation view of the basic mold of the support member in the first stage of the manufacturing process.
FIG. 13 is a side elevational view of the basic form of the support member at a subsequent stage in the manufacturing process.
FIG. 14 is an orthographic view of a first embodiment of a combination leg and base.
FIG. 15 is a side elevational view of the basic form of the support member at another stage of the manufacturing process.
FIG. 16 is an orthographic view of a second embodiment of a combination leg and base.
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a technique for fixing components of a silicon wafer processing fixture.
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a technique for fixing components of a silicon wafer processing fixture.
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a technique for fixing components of a silicon wafer processing fixture.
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a technique for fixing components of a silicon wafer processing fixture.
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a technique for fixing components of a silicon wafer processing fixture.
FIG. 22 is a cross-sectional view showing a technique for fixing components of a silicon wafer processing fixture.
FIG. 23 is a cross-sectional view showing a technique for fixing components of a silicon wafer processing fixture.

Claims

A method of manufacturing a silicon tower for supporting a plurality of wafers, comprising:
A cylindrical blank of silicon is formed into a plurality of segment-like shapes having a front surface forming an apex angle, an arcuate rear surface, and two mutually inclined flat side surfaces extending between the apex and the rear surface. Cutting into parts;
Machining each segmented member to have a rounded wedge shape;
Cutting each leg to have a plurality of wafer receiving slots on the front surface;
Machining two bases made of silicon to have holes for receiving the legs;
Assembling the tower by placing opposing ends of the legs in the holes of the two bases;
Fixing the legs to the base.

The method of claim 1, wherein
The cylindrical blank is made of virgin polysilicon grown by a CVD method.

The method of claim 1, wherein
The method wherein the base is machined to form each of the holes having a rounded wedge-shaped cross section.