CN106498501B - 一种立式扩散炉专用叠加型石英舟 - Google Patents

一种立式扩散炉专用叠加型石英舟 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种立式扩散炉专用叠加型石英舟，属于石英舟结构技术领域。包括石英舟本体，所述本体上设有用于放置硅片的舟槽，所述本体包括中空的中心筒、支撑板和石英棒，支撑板沿中心筒周向均匀设置在中心筒外侧面上且相对中心筒中心轴线平行；相邻的所述支撑板间设有多根石英棒，所述石英棒间平行设置且对应硅片的下部弧形间隔排列，所述石英棒朝向硅片一侧均匀设置多个刻槽，石英棒间的刻槽一一对应并共同构成所述舟槽，所述舟槽以中心筒轴心线为中心相对呈放射性设置；所述中心筒位于两相邻支撑板之间设置有贯通中心筒内腔的排气口。本发明适合于立式扩散炉，通过改进石英舟结构，舟槽按圆周方向排列设置，最大化利用石英舟空间。

Description

一种立式扩散炉专用叠加型石英舟
技术领域
本发明涉及石英舟结构技术领域，特别是一种立式扩散炉专用叠加型石英舟。
背景技术
普通石英舟都是长方形的或长条型，而且其舟槽都是垂直其轴心线方向；舟槽的宽度会大于硅片的厚度,舟槽的宽度等于硅片的厚度时，舟槽在插拔过程中会与硅片存在摩擦，损伤硅片，因此舟槽的宽度要大于硅片的厚度以保证硅片方便放置同时避免舟槽与硅片之间存在不必要摩擦划割。但是这样也会造成硅片放在石英舟里面并不是完全垂直的,会有一定的倾斜,随着石英舟的使用,舟槽的宽度会有一定程度的增大。当舟槽宽度增大后,装在石英舟上的硅片的倾斜度也会增大,相邻的硅片如果倾斜到一定程度,硅片上面就容易搭到一起。同时，普通扩散炉一般只能放置一个石英舟。现有石英舟存在的缺点有：
1、石英舟随使用次数增加其舟槽宽度变大时，硅片会倾斜贴合，良品率降低，石英舟可靠性变差；石英舟需经常更换，成本增加。
2、一个石英舟对应一个扩散炉，石英舟呈长条型设置，舟槽之间间隔较大以保证硅片之间间隔及防止相互触碰；造成石英舟舟槽个数少，单炉的产量低。
3、扩散源在石英舟的路径不通畅，容易产生波动，扩散均匀性不足，硅片出炉品质差。
发明内容
本发明的发明目的是，针对上述问题，提供一种立式扩散炉专用叠加型石英舟，适合于立式扩散炉，通过改进石英舟结构，舟槽按圆周方向排列设置，最大化利用石英舟空间；设置弧度角避免防止硅片互搭；同时可以竖直镶嵌叠加成石英舟组，提高单炉产量。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种立式扩散炉专用叠加型石英舟，包括石英舟本体，所述本体上设有用于放置硅片的舟槽，所述本体包括中空的中心筒、支撑板和石英棒，支撑板沿中心筒周向均匀设置在中心筒外侧面上且相对中心筒轴心线平行；相邻的所述支撑板间设有多根石英棒，所述石英棒间平行设置且对应硅片的下部弧形间隔排列，所述石英棒朝向硅片一侧均匀设置多个刻槽，石英棒间的刻槽一一对应并共同构成所述舟槽，所述舟槽以中心筒轴心线为中心相对呈放射性设置；所述中心筒位于两相邻支撑板之间设置有贯通中心筒内腔的排气口。
上述中，舟槽由多个刻槽组成，刻槽沿硅片的下部弧形间隔设置并支撑硅片。舟槽以中心筒轴心线为中心相对呈放射性设置这样可以沿中心筒均匀设置，同时硅片放置时均朝向中心筒轴心线，或者说朝向排气口；石英舟在工作时，扩散炉在石英舟外侧输入扩散源，扩散源通过石英舟支撑板之间的扇形区并最终通过排气口进入中心筒内腔排出扩散炉，扩散源通过硅片时方向具有单向性，避免产生波动，扩散不均匀。扩散源在沿硅片扩散的过程是逐渐消耗的，但通过呈扇形排列的硅片时，由于通过量和速度的提高，扇形区后部的硅片接触的有效扩散源相对前部的硅片接触有效扩散源大致相同，这样保证硅片扩散均匀，能够提高良品率。
优选地，所述石英棒为圆弧结构并沿中心筒周向设置，且所述刻槽沿石英棒圆弧的圆心呈放射性均匀设置。石英棒呈圆弧设置更好地提高舟槽数量，提高石英舟的利用率。
优选地，相邻所述支撑板间的石英棒间相平行设置，且石英棒两端到中心筒距离相同。这样设置加工方便，加工成本低。
优选地，所述刻槽的开口处设有倒角，倒角之间夹角呈50-80°。倒角在于便于硅片准确的插入到矩形卡槽内,而且不会造成硅片的磨损,不会影响硅片的表面质量。优选地，所述石英棒由石英圈替代，所述石英圈与中心筒呈同心设置，并在支撑板设有对应石英圈固定放置的卡槽。
优选地，所述中心筒或/和支撑板的上端面和其对应下端面形状大小设置对应贴合。这里提供多种石英舟堆叠的结构，包括石英舟间通过中心筒上下对应堆叠；通过支撑板上下对应堆叠，通过中心筒之间和支撑板之间上下对应堆叠。通过堆叠成为石英舟组可以提高单炉产量。
优选地，所述中心筒包括同轴设置的上筒体和下筒体，沿上筒体和下筒体轴心线设置等径内孔；所述下筒体外径大于上筒体外径大小；沿上筒体周向设置多个排气口，所述支撑板设置在上筒体上并位于相邻两排气口之间。
优选地，所述中心筒上设置起吊槽，所述起吊槽位于排气口上方且开口朝下设置。起吊槽用于调装时的调装固定。
优选地，还包括呈圆形的石英底盘，所述石英底盘对应同轴设置中心筒底部，并且所述石英底盘中间设置与中心筒内径大小的通孔；所述石英底盘下端面设置凸台，所述支撑板间上端面平齐，并设置与所述凸台对应的凹槽，所述凹槽底面与中心筒的上端面平齐；所述支撑板下端连接石英底盘上端面。通过石英底盘可以更好的实现石英舟之间的堆叠，形成石英舟组，同时避免在石英舟组时，上层硅片或杂物掉下。
优选地，所述石英底盘的上端面设置与其同心的圆形凹槽，所述圆形凹槽的直径大小对应舟槽宽度。圆形凹槽可以用于收集产生的废弃颗粒、杂物等，防止石英舟之间相互影响，保证硅片的良品率。
优选地，所述石英底盘下端面的凸台上还设置对应中心筒上端的大小的底部凹槽；支撑板间上端面与中心筒的上端面平齐，在支撑板设置与凸台对应的环形凹槽。为增加石英舟之间堆叠的稳定性，其采用相互插接的方式，石英底盘与支撑板间相互插合，石英底盘的底部凹槽与中心筒相互插合。同时，石英底盘的底部凹槽与中心筒相互插合可以确保石英舟堆叠时石英舟之间的气密性，防止废气回流，影响扩散效果；同时能够保证扩散方向性。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1.本发明的舟槽虽然也是垂直的，但本石英舟为圆形，在放硅片后圆弧型石英棒的弧度角会有效防止硅片搭在一起。
2.本发明通过利用首尾镶嵌竖直叠加排列的石英舟组，本发明将每炉单舟式改变为每炉多舟式，大大提高了单炉产量，降低了成本；圆弧型石英棒有效防止了硅片的搭接；另外石英舟底部的石英盘有效防止了上面石英舟对下面石英舟的造成的污染；石英舟首尾镶嵌结构使整体石英舟组更加稳定。
附图说明
图1是本发明石英舟立体结构示意图；
图2是本发明石英舟正视图；
图3是本发明石英舟俯视图；
图4是本发明石英舟底部结构示意图；
图5是本发明石英舟仰视图；
图6是本发明石英舟组合结构示意图。
附图中，1-支撑板、2-石英棒、3-中心筒、31-上筒体、32-下筒体、4-石英底盘、5-刻槽、6-起吊槽、7-舟槽。
具体实施方式
以下结合附图对发明的具体实施进一步说明。
如图1-5所示，为立式扩散炉专用叠加型石英舟实施例，该石英舟主要用于立式的硅片扩散炉。该石英舟包括石英舟本体，石英舟本体上设有用于放置硅片的舟槽7；使用时，硅片放置舟槽7上并将石英舟放入扩散炉进行扩散工序。石英舟本体包括一中心筒3、四支撑板1和多个石英棒2，中心筒3为中空结构，用于连通扩散炉中的排气结构；支撑板1沿中心筒3周向均匀设置在中心筒3外侧面上且相对中心筒3轴心线平行，支撑板1用于支撑石英棒2；石英棒2通过其舟槽7用于放置硅片。相邻的支撑板1间设有四根石英棒2，石英棒2间平行设置且对应硅片的下部弧形间隔排列；石英棒2朝向硅片一侧均匀设置多个刻槽5，四根石英棒2间的刻槽5一一对应并共同构成所述舟槽7，舟槽7以中心筒3轴心线为中心相对呈放射性设置。中心筒3位于两相邻支撑板1之间设置有贯通中心筒3内腔的排气口。
工作时，硅片对应放置在舟槽7后，石英舟放入扩散炉，中心筒3的内腔连接硅片扩散炉的排气结构。扩散炉的进气结构沿扩散炉内壁周向均匀设置，使得扩散源从石英舟圆周外侧开始扩散。扩散炉启动后，扩散炉开始进气，扩散源的流通路径为：由石英舟圆周外侧通过石英舟支撑板1之间的扇形区，并最终通过排气口进入中心筒3内腔排出扩散炉。由于舟槽7是沿中心筒3放射性均匀设置，即硅片放入舟槽7后的相邻支撑板1间的硅片的整体排列也为为扇形结构，即硅片之间呈一定夹角设置，硅片之间空隙沿石英舟由外至内逐渐变小；当扩散源通过硅片时方向具有单向性，这可以避免扩散源流通产生波动，扩散不均匀。扩散源通过硅片之间空隙时，由于空隙逐渐变小，扩散源通过时被压缩，虽然通过硅片时扩散源被消耗，但是扇形区后部的硅片接触的有效扩散源相对前部的硅片接触有效扩散源大致相同，这样保证硅片扩散均匀，能够提高良品率。
如图1所示，石英舟为圆形结构，中心筒3设置在石英舟中心，中心筒3沿轴心线设置贯通两端的通孔，用于扩散炉的废气排出通道。支撑板1相对中心筒3轴心线平行设置，相邻两支撑板1间形成扇形区，中心筒3对应扇形区设置排气口，该排气口连接中心筒3中间通孔，排气口宽度两侧相对呈α＝100°的夹角。石英棒2在支撑板1之间，为圆弧结构并沿中心筒3周向设置。石英棒2的端部固定的支撑板1上，石英棒2对应硅片的下部弧形间隔排列；具体的，石英棒2为四分之一圆弧，位于扇形区最内侧和最外侧的石英棒2对应硅片中部对称两侧，位于扇形区底部的石英棒2对应硅片底部对称两侧。石英棒2朝向硅片一侧均匀设置刻槽5，四根石英棒2间的刻槽5一一对应并共同构成所述舟槽7，舟槽7以中心筒3轴心线为中心相对呈放射性设置，这样可以更好地提高舟槽7数量，提高石英舟的利用率。
作为石英棒2设置的优选结构，石英棒2可以为直直的圆棒结构，石英棒2间相互平行设置，且石英棒2两端到中心筒3距离相同。石英棒2朝向硅片一侧也均匀设置刻槽5，四根石英棒2间的刻槽5一一对应并共同构成所述舟槽7。这样设置加工方便，加工成本低。
作为石英棒2设置的另一种优选结构，石英棒2由石英圈替代，石英圈与中心筒3呈同心设置，并在支撑板1设有对应石英圈固定放置的卡槽。石英圈朝向硅片一侧均匀设置刻槽5，四根石英圈间的刻槽5一一对应并共同构成所述舟槽7。
如图2所示，中心筒3包括同轴设置的上筒体31和下筒体32，沿上筒体31和下筒体32轴心线设置等径内孔；下筒体32外径大于上筒体31外径大小；沿上筒体31周向设置多个排气口，支撑板1设置在上筒体31上并位于相邻两排气口之间。中心筒3上设置起吊槽6，起吊槽6位于排气口上方且开口朝下设置，起吊槽6深L1＝10mm。起吊槽6用于调装时的调装固定。
如图3所示，每个石英棒2呈四分之一圆弧结构，与中心筒3呈同心设置。石英棒2朝向硅片一侧均匀设置刻槽5，石英棒2间的刻槽5一一对应并共同构成所述舟槽7。使用时，硅片对应放置在舟槽7内内，并以中心筒3轴心线为中心相对呈放射性排列设置。为了不使硅片放置后相互贴合触碰，在刻槽5的开口处设有倒角，倒角之间夹角呈60°，当然根据不同的需要可以从50-80°中选择。倒角在于便于硅片准确的插入到矩形卡槽内,而且不会造成硅片的磨损,不会影响硅片的表面质量。
作为用于立式立式扩散炉专用叠加型石英舟；单个石英舟其能够放置量较少，而石英舟之间可以堆叠放置，可以增加石英舟的卡槽数量。这里可以设置中心筒3和支撑板1的上端面和下端面分别平齐，堆叠时，端面对应贴合从而完成堆叠。也可以在中心筒3的上端面和下端面，支撑板1的上端面和下端面设置对应的插接结构，如设置对应凸起和凹槽，这样保证堆叠的稳定性。
如图1-6所示，在石英舟的底部对应设置圆形的石英底盘4，石英底盘4对应同轴设置中心筒3底部，并且石英底盘4中间设置与中心筒3内径大小的通孔；支撑板1下端连接石英底盘4上端面。在石英底盘4下端面设置与其同轴的圆形凸台，支撑板1间上端面平齐并高于中心筒3的上端面，支撑板1设置与凸台对应的凹槽，该凹槽底面与中心筒3的上端面平齐，以保证石英舟堆叠后中心筒3间形成通道。石英底盘4可以更好的实现石英舟之间的堆叠，形成石英舟组，同时避免在石英舟组时，上层硅片或杂物掉下。
如图2、图4和5所示，为增加石英舟之间堆叠的稳定性，石英底盘4下端面设置与其同轴的圆形凸台，在石英底盘4下端面的圆形凸台上还设置对应中心筒3上端的大小的底部凹槽；支撑板1间上端面与中心筒3的上端面平齐，在支撑板1设置与凸台对应的环形凹槽；即堆叠时，石英底盘4与支撑板1间相互插合，石英底盘4的底部凹槽与中心筒3相互插合。
这里，支撑板1的外侧端对应石英底盘4的外圆轮廓，石英底盘4的上端面设置与其同心的圆形凹槽，该圆形凹槽的直径大小对应舟槽7宽度，或略小于舟槽7宽度。
如图6所示，多个石英舟之间可以首尾镶嵌竖直叠加排列构成石英舟组。石英组的高度取决于扩散炉的高度。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种立式扩散炉专用叠加型石英舟，包括石英舟本体，所述本体上设有用于放置硅片的舟槽，其特征在于：所述本体包括中空的中心筒、支撑板和石英棒，支撑板沿中心筒周向均匀设置在中心筒外侧面上且相对中心筒轴心线平行；相邻的所述支撑板间设有多根石英棒，所述石英棒间平行设置且对应硅片的下部弧形间隔排列，所述石英棒朝向硅片一侧均匀设置多个刻槽，石英棒间的刻槽一一对应并共同构成所述舟槽，所述舟槽以中心筒轴心线为中心相对呈放射性设置；所述中心筒位于两相邻支撑板之间设置有贯通中心筒内腔的排气口。
2.根据权利要求1所述的一种立式扩散炉专用叠加型石英舟,其特征在于：所述石英棒为圆弧结构并沿中心筒周向设置，且所述刻槽沿石英棒圆弧的圆心呈放射性均匀设置。
3.根据权利要求1所述的一种立式扩散炉专用叠加型石英舟,其特征在于：相邻所述支撑板间的石英棒间相平行设置，且石英棒两端到中心筒距离相同。
4.根据权利要求1所述的一种立式扩散炉专用叠加型石英舟,其特征在于：所述刻槽的开口处设有倒角，倒角之间夹角呈50-80°。
5.根据权利要求1所述的一种立式扩散炉专用叠加型石英舟,其特征在于：所述石英棒由石英圈替代，所述石英圈与中心筒呈同心设置，并在支撑板设有对应石英圈固定放置的卡槽。
6.根据权利要求1所述的一种立式扩散炉专用叠加型石英舟,其特征在于：所述中心筒包括同轴设置的上筒体和下筒体，沿上筒体和下筒体轴心线设置等径内孔；所述下筒体外径大于上筒体外径大小；沿上筒体周向设置多个排气口，所述支撑板设置在上筒体上并位于相邻两排气口之间。
7.根据权利要求6所述的一种立式扩散炉专用叠加型石英舟,其特征在于：所述中心筒上设置起吊槽，所述起吊槽位于排气口上方且开口朝下设置。
8.根据权利要求1所述的一种立式扩散炉专用叠加型石英舟,其特征在于：还包括呈圆形的石英底盘，所述石英底盘对应同轴设置中心筒底部，并且所述石英底盘中间设置与中心筒内径大小的通孔；所述石英底盘下端面设置凸台，所述支撑板间上端面平齐，并设置与所述凸台对应的凹槽，所述凹槽底面与中心筒的上端面平齐；所述支撑板下端连接石英底盘上端面。
9.根据权利要求8所述的一种立式扩散炉专用叠加型石英舟,其特征在于：所述石英底盘的上端面设置与其同心的圆形凹槽，所述圆形凹槽的直径大小对应舟槽宽度。
10.根据权利要求8所述的一种立式扩散炉专用叠加型石英舟,其特征在于：所述石英底盘下端面的凸台上还设置对应中心筒上端的大小的底部凹槽；支撑板间上端面与中心筒的上端面平齐，在支撑板设置与凸台对应的环形凹槽。
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