CN104843975A - 一种石英玻璃晶圆毛坯的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石英玻璃晶圆毛坯的加工方法，将第一牵引系统与熔融的石英玻璃砣进行组合、向下拉制，然后将第二牵引系统与晶圆毛坯进行组合、同时向下拉制；待晶圆毛坯达需要长度，在第二牵引系统下方切割；分离后的第二牵引系统仍以原速度向下拉制，同时将第一牵引系统快速下降至设备底部、卸下晶圆毛坯，冷却；第一牵引系统快速上升、与晶圆毛坯的底部进行组合，随即解开第二牵引系统的组合；第二牵引系统上升，与晶圆毛坯的上部进行重新组合，继续同时行进，实现石英玻璃晶圆毛坯的连续加工。本发明实现了石英玻璃砣的连续加工，将熔融玻璃砣最大限度拉尽，并显著减少生产空间，节约设备成本和生产时间。

Description

一种石英玻璃晶圆毛坯的加工方法
技术领域
本发明涉及一种石英玻璃的加工方法，尤其涉及一种石英玻璃晶圆毛坯的加工方法。
背景技术
石英玻璃因其良好的性能广泛应用于半导体集成电路产业，晶圆是半导体集成电路的核心，光刻技术以其良好的技术特点已成为生产晶圆的主要方法。石英玻璃晶圆是通过光刻技术加工制作成的半导体集成电路产品。石英玻璃是该工艺的必备材料，依据生产的晶圆尺寸不同，其形状尺寸也不同。石英玻璃软化温度和熔化温度高、高温黏度大，因此传统的浇注、模具成型方法无法实现晶圆用石英玻璃毛坯成型。石英玻璃砣的常规规格是直径280-360mm，因此，传统晶圆用石英玻璃毛坯加工方法为：6-8英寸晶圆用毛坯采用石英玻璃砣直接滚圆加工实现；小于6英寸的晶圆用毛坯采用“石英玻璃砣取芯法”，即使用钻头直接在石英玻璃砣上取出所需尺寸的晶圆用毛坯。
中国专利CN103663939A公开了一种石英玻璃晶圆用毛坯的加工方法及方法。所述加工方法为：使用中频加热炉将石英玻璃砣加热至熔融状态，利用牵引系统通过下料口熔拉成棒状毛坯，冷却后得到晶圆用石英玻璃毛坯棒料。在熔拉过程中，利用测径仪测得的毛坯棒料的直径信息控制熔拉速度调节所述毛坯棒料尺寸。所述晶圆用石英玻璃毛坯棒料的直径为8英寸或8英寸以下，所述晶圆用石英玻璃毛坯棒料的截面形状为圆形、方形、六边形或八边形。使用上述专利的装置和方法，可以根据需要直接拉制直径8英寸以下的各种常规及异性晶圆用石英玻璃毛坯棒料。但是，使用该方法时，无法制备较长的石英玻璃晶圆用毛坯，且无法实现连续操作，加工时间长，不利于工业化放大；而且使用该方法容易在加工装置底部残存石英玻璃，会导致熔拉炉降温缓慢，延长间歇期，降低生产效率。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种石英玻璃晶圆毛坯的加工方法，该加工方法可以在不加大熔拉炉设备的长度的前提下，利用有限生产空间将石英玻璃砣熔拉完毕，节约设备成本。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种石英玻璃晶圆毛坯的加工方法，包括以下步骤：
A、使用中频加热炉将石英玻璃砣加热至熔融状态；
B、先将第一牵引系统与石英玻璃砣进行组合、然后向下行进拉制；在第一牵引系统拉制到设备底部之前，调节第二牵引系统的行进速度与第一牵引系统的行进速度一致，将第二牵引系统与石英玻璃晶圆毛坯进行组合；然后，第一牵引系统与第二牵引系统同时行进、向下拉制；
C、待第一牵引系统将晶圆毛坯拉制到需要长度后，在第二牵引系统下方进行切割，使第一牵引系统和第二牵引系统所组合的晶圆毛坯发生分离；
D、分离后的第二牵引系统仍以原速度向下拉制晶圆毛坯；同时调节第一牵引系统的行进速度使其快速下降至设备底部，将晶圆毛坯卸下，冷却后即得到石英玻璃晶圆毛坯棒料；
E、调节第一牵引系统的行进速度使其快速上升，与第二牵引系统所组合的晶圆毛坯的底部进行组合；待组合完成后，即解开第二牵引系统与该段晶圆毛坯的组合；
F、调节第二牵引系统的行进速度使其上升，与拉制中的晶圆毛坯的上部进行重新组合，第一牵引系统与第二牵引系统同时行进、向下拉制；
G、重复步骤C~F，实现石英玻璃晶圆毛坯的连续加工，直至将中频加热炉中的熔融石英玻璃砣拉尽；
加工石英玻璃晶圆毛坯时所使用的装置，包括通过加热使石英玻璃砣熔融的中频加热炉，中频加热炉的下部设有下料口；在下料口出料口的一侧设有CCD测径仪；在下料口的下方设置有用于拉制石英玻璃晶圆毛坯的牵引系统；所述牵引系统包括竖直同轴设置的第一牵引系统、第二牵引系统；第一牵引系统、第二牵引系统分别设置有相互独立的第一行进控制装置、第二行进控制装置；第一行进控制装置的正齿轮、第二行进控制装置的正齿轮均啮合在竖直的直齿齿条传动带上；所述牵引系统还设置有用于对第一牵引系统、第二牵引系统的定滑轮和导轨进行竖向加固的定滑轮加固组。
本发明的进一步改进在于：在石英玻璃晶圆毛坯拉制加工过程中，使用CCD测径仪对毛坯棒料的直径信息进行实时监测，从而控制熔拉速度、调节毛坯棒料尺寸。
本发明的进一步改进在于：所述加工装置中，第一牵引系统、第二牵引系统分别设置有各自独立的行进控制装置和加持装置；第一牵引系统、第二牵引系统与石英玻璃晶圆毛坯组合后实现独立行进。
本发明的进一步改进在于：所述加工装置中，定滑轮加固组位于第一牵引系统、第二牵引系统的上方。
本发明的进一步改进在于：所述加工装置还设置有用于切割石英玻璃晶圆毛坯的刀具。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种石英玻璃晶圆毛坯的加工方法。该加工方法能够实现石英玻璃晶圆毛坯的连续拉制，直至将中频加热炉中的熔融石英玻璃砣拉尽，加工过程短，生产效率高，并减轻了工人的劳动强度，十分有利于工业化放大。本方法能最大限度地将中频加热炉中的熔融石英玻璃砣拉尽，节约了原材料，减少了石英玻璃砣的浪费，解决了石英玻璃砣堆积在熔拉中降温慢的问题，有效提高了生产效率。
本发明加工方法采用特定的加工装置，牵引系统由既能独立运动又能共同运动的第一牵引系统、第二牵引系统共同组成，通过这两者之间的协同配合，可以在不加大熔拉炉设备的长度的前提下，利用有限生产空间将石英玻璃砣熔拉完毕，节约设备成本。
附图说明
图1为本发明所用加工设备的结构示意图。
图2为本发明所用加工设备牵引系统的结构连接示意图。
图中标号说明：
1-炉盖；2-耐火材料；3-保温套上部；4-填充保温层；5-感应圈；6-保温套中部；7-保温套下部；8-CCD测径仪；9-冷却系统；10-发热体；11-石英玻璃砣；12-下料口；13-棒状晶圆毛坯；14-第一牵引系统；15-第二牵引系统；16-定滑轮加固组；17-直齿齿条传动带。
具体实施方式
为了更好地理解按照本发明的一种石英玻璃晶圆毛坯的加工方法，下面结合附图对本发明进行进一步说明。
一种石英玻璃晶圆毛坯的加工方法，包括以下步骤：
A、使用中频加热炉将石英玻璃砣加热至熔融状态；
B、先将第一牵引系统与石英玻璃砣进行组合、然后向下行进拉制；在第一牵引系统拉制到设备底部之前，调节第二牵引系统的行进速度与第一牵引系统的行进速度一致，将第二牵引系统与石英玻璃晶圆毛坯进行组合；然后，第一牵引系统与第二牵引系统同时行进、向下拉制；
C、待第一牵引系统将晶圆毛坯拉制到需要长度后，在第二牵引系统下方进行切割，使第一牵引系统和第二牵引系统所组合的晶圆毛坯发生分离；
D、分离后的第二牵引系统仍以原速度向下拉制晶圆毛坯；同时调节第一牵引系统的行进速度使其快速下降至设备底部，将晶圆毛坯卸下，冷却后即得到石英玻璃晶圆毛坯棒料；
E、调节第一牵引系统的行进速度使其快速上升，与第二牵引系统所组合的晶圆毛坯的底部进行组合；待组合完成后，即解开第二牵引系统与该段晶圆毛坯的组合；
F、调节第二牵引系统的行进速度使其上升，与拉制中的晶圆毛坯的上部进行重新组合，第一牵引系统与第二牵引系统同时行进、向下拉制；
G、重复步骤C~F，实现石英玻璃晶圆毛坯的连续加工，直至将中频加热炉中的熔融石英玻璃砣拉尽。
本发明所使用的加工装置，如图1所示，包括中频加热炉。中频加热炉包括炉盖1、耐火材料2、保温套上部3、填充保温层4、感应圈5、保温套中部6、保温套下部7、冷却系统9、发热体10，在发热体10下部设有下料口12。在下料口12出料口的一侧设有CCD测径仪8。在下料口12的下方设置有用于拉制石英玻璃晶圆毛坯的牵引系统。如图2所示，所述牵引系统包括位于下方的第一牵引系统14、位于上方的第二牵引系统15；第一牵引系统14和第二牵引系统15为竖直同轴设置。第一牵引系统14包括第一行进控制装置和第一夹持装置，第二牵引系统15包括第二行进控制装置和第二夹持装置；所述第一行进控制装置和第二行进控制装置相互独立控制、实现牵引系统的行进移动；所述第一夹持装置和第二夹持装置用于对石英玻璃晶圆毛坯进行夹持组合。所述第一行进控制装置的正齿轮、第二行进控制装置的正齿轮统一啮合在一根竖直的直齿齿条传动带17上；依靠正齿轮和直齿齿条传动带之间的啮合配合，第一牵引系统14、第二牵引系统15能够保证在竖直方向上往复行进运动，有效避免行进中发生横向偏移，从而保证牵引系统的稳定性和整体统一性。在第二牵引系统15上方还设置有定滑轮加固组16，定滑轮加固组16能够对第一牵引系统14、第二牵引系统15的定滑轮和导轨进行竖向加固，避免第一牵引系统14、第二牵引系统15在行进中发生竖向偏移，从而进一步稳定了第一牵引系统14、第二牵引系统15之间的相互独立行进，通过保证牵引系统的稳定性来保证拉制出的石英玻璃晶圆毛坯直径的均一性。

Claims (5)

1.一种石英玻璃晶圆毛坯的加工方法，其特征在于包括以下步骤：
A、使用中频加热炉将石英玻璃砣加热至熔融状态；
B、先将第一牵引系统与石英玻璃砣进行组合、然后向下行进拉制；在第一牵引系统拉制到设备底部之前，调节第二牵引系统的行进速度与第一牵引系统的行进速度一致，将第二牵引系统与石英玻璃晶圆毛坯进行组合；然后，第一牵引系统与第二牵引系统同时行进、向下拉制；
C、待第一牵引系统将晶圆毛坯拉制到需要长度后，在第二牵引系统下方进行切割，使第一牵引系统和第二牵引系统所组合的晶圆毛坯发生分离；
D、分离后的第二牵引系统仍以原速度向下拉制晶圆毛坯；同时调节第一牵引系统的行进速度使其快速下降至设备底部，将晶圆毛坯卸下，冷却后即得到石英玻璃晶圆毛坯棒料；
E、调节第一牵引系统的行进速度使其快速上升，与第二牵引系统所组合的晶圆毛坯的底部进行组合；待组合完成后，即解开第二牵引系统与该段晶圆毛坯的组合；
F、调节第二牵引系统的行进速度使其上升，与拉制中的晶圆毛坯的上部进行重新组合，第一牵引系统与第二牵引系统同时行进、向下拉制；
G、重复步骤C~F，实现石英玻璃晶圆毛坯的连续加工，直至将中频加热炉中的熔融石英玻璃砣拉尽；
加工石英玻璃晶圆毛坯时所使用的装置，包括通过加热使石英玻璃砣熔融的中频加热炉，中频加热炉的下部设有下料口（12）；在下料口（12）出料口的一侧设有CCD测径仪（8）；在下料口（12）的下方设置有用于拉制石英玻璃晶圆毛坯的牵引系统；所述牵引系统包括竖直同轴设置的第一牵引系统（14）、第二牵引系统（15）；第一牵引系统（14）、第二牵引系统（15）分别设置有相互独立的第一行进控制装置、第二行进控制装置；第一行进控制装置的正齿轮、第二行进控制装置的正齿轮均啮合在竖直的直齿齿条传动带（17）上；所述牵引系统还设置有用于对第一牵引系统（14）、第二牵引系统（15）的定滑轮和导轨进行竖向加固的定滑轮加固组（16）。
2.如权利要求1所述的一种石英玻璃晶圆毛坯的加工方法，其特征在于：在石英玻璃晶圆毛坯拉制加工过程中，使用CCD测径仪（8）对毛坯棒料的直径信息进行实时监测，从而控制熔拉速度、调节毛坯棒料尺寸。
3.如权利要求1所述的一种石英玻璃晶圆毛坯的加工方法，其特征在于：所述加工装置中，第一牵引系统（14）、第二牵引系统（15）分别设置有各自独立的行进控制装置和加持装置；第一牵引系统（14）、第二牵引系统（15）与石英玻璃晶圆毛坯组合后实现独立行进。
4.如权利要求3所述的一种石英玻璃晶圆毛坯的加工方法，其特征在于：所述加工装置中，定滑轮加固组（16）位于第一牵引系统（14）、第二牵引系统（15）的上方。
5.如权利要求1所述的一种石英玻璃晶圆毛坯的加工方法，其特征在于：所述加工装置还设置有用于切割石英玻璃晶圆毛坯的刀具。
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