CN112687597B - 一种高温基片退火架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高温基片退火架，包括：承载件和第一缠绕件；承载件包括沿着基片周向延伸的第一部分，以及沿着平行于基片轴向的方向延伸的第二部分；第一缠绕件缠绕在第二部分，以在第二部分的表面形成沿着第二部分长度方向分布的夹持槽；第二部分上沿着长度方向设置有至少三个用于固定第一缠绕件的第一凹槽；第一缠绕件的两端与不同的第一凹槽固定时，第一缠绕件的长度改变，夹持槽的宽度随之改变以适配不同厚度的基片。上述的退火架，可以适应于不同厚度基片的退火处理，特别是在需要成对基片材料面对面退火的情况下能有效地固定和弥合两片基片之间的残留间隙，尽可能地抑制基片上材料的挥发。

Description

一种高温基片退火架

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及用于承载基片材料的退火架。

背景技术

在半导体行业中为了提高和优化产品质量及良率，对基片材料的退火至关重要，因而对承载基片材料的支架有诸多要求和限制。首先，退火架的材料化学性质必须稳定，且不与基片材料发生反应；第二，支架的材料要耐得住基片退火时的温度，且蒸气压要相对低；第三，退火架材料纯度能达到比较高的程度，不能引入新的杂质；第四，在考虑各种与基片材料相关的影响因素后，适当考量退火架材料工艺的成熟程度和实现成本等，进行综合考量。

目前，常用的高温退火支架一般选择耐高温化学稳定的石墨，但石墨属于多层材料，质软较脆，莫氏硬度在1～2之间。当用于退火硬度较大的基片时， (如蓝宝石衬底上的样品材料)基片与石墨支架存在一定力度的摩擦，会在基片上留下些许细微的石墨碎片，甚至明显的石墨黑色痕迹。此外，在基片需要使用面对面退火时，成对的基片与基片之间的间隙需要弥合好，以尽量防止基片上的材料升华，这就需要放置成对基片的支架具有较高精度的载样槽，甚至需要支架提供一小部分外力来弥合成对基片与基片间的间隙。如果使用石墨支架来承载基片，那么基片与石墨之间的应力将不可避免地使基片上留下石墨的黑色痕迹，不利于基片保持整体的洁净度。而且石墨的韧性和延展性较差，当载片槽开好后就不可更改，不能根据基片的厚度进行相应的灵活适配来避免基片在支架中摇晃。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是提供一种高温基片退火架，以适应于不同厚度基片的退火处理，特别是在需要成对基片材料面对面退火的情况下能有效地固定和弥合两片基片之间的残留间隙，尽可能地抑制基片上材料的挥发。

本发明所要解决的另一问题是提供一种高温基片退火架，不会因为与基片摩擦而在基片上留下印记，保证退火后基片的洁净度。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种高温基片退火架，包括：承载件和第一缠绕件；

所述承载件包括沿着基片周向延伸的第一部分，以及沿着平行于基片轴向的方向延伸的第二部分；

所述第一缠绕件缠绕在第二部分，以在第二部分的表面形成沿着第二部分长度方向分布的夹持槽；

所述第二部分上沿着长度方向设置有至少三个用于固定所述第一缠绕件的第一凹槽；所述第一缠绕件的两端与不同的第一凹槽固定时，所述第一缠绕件的长度改变，所述夹持槽的宽度随之改变以适配不同厚度的基片。

在一较佳实施例中：所述第一缠绕件沿着长度方向的两端的横截面为扁圆形，以与所述第一凹槽固定。

在一较佳实施例中：所述第二部分的两端，在第一凹槽外还设置有第二凹槽，所述第一部分和第二部分通过第二凹槽固定连接。

在一较佳实施例中：还包括第二缠绕件，所述第二缠绕件的一端固定在所述第二凹槽内，另一端缠绕在第一部分的侧壁。

在一较佳实施例中：所述第一部分为半圆环形，且第一部分为两个；所述第二部分为四个，间隔连接在两个第一部分之间。

在一较佳实施例中：所述四个第二部分上的第一缠绕件分为两组，不同组的第一缠绕件的缠绕方向不相同。

在一较佳实施例中：所述第一缠绕件的直径为0.3mm-0.8mm。

在一较佳实施例中：所述承载件和第一缠绕件的材料为熔点在1600℃ 以上，莫氏硬度在5以上的材料。

在一较佳实施例中：所述承载件和第一缠绕件的材料为钨、钼、钽中的一种及其合金，所述承载件和第一缠绕件的材料相同或不相同。

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：

1.本发明提供了一种高温基片退火架，利用熔点高、硬度大、化学性质稳定的金属旋成弹簧结构，然后以第二部分上相应的第一凹槽对弹簧进行卡位，利用不同的第一凹槽来改变弹簧的长度，从而改变夹持槽的间距以适配不同基片厚度的退火。

2.本发明提供了一种高温基片退火架，第一缠绕件为小直径的金属丝绕成，与基片接触的面积非常之小，极大提高了基片上材料的完整性和利用率。

3.本发明提供了一种高温基片退火架，夹持槽是通过缠绕件而形成的，因此夹持槽之间平行且与承载件成一定角度，这就在一定范围内实现对不同厚度的基片的自适应固定(厚的基片陷入载片槽较浅，薄的基片陷入载片槽较深)。

4.本发明提供了一种高温基片退火架，第一部分和第二部分使用第二缠绕件的弹力和卡槽进行稳固衔接，避开了熔点高、硬度大的金属加工难度较大，成本较高的问题。

5.本发明提供了一种高温基片退火架，熔点高、硬度大的金属属于块体材料且硬度高，在作为退火支架时可以保持基片整体的洁净度。

附图说明

图1为本发明优选实施例中退火架的立体图；

图2为本发明优选实施例中第二部分的示意图；

图3为本发明优选实施例中卷绕件与第一凹槽连接时的示意图；

图4为本发明优选实施例中卷绕件与第一凹槽连接时的另一示意图；

图5为本发明优选实施例中基片与夹持槽的示意图；

图6为图1的局部放大图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶 /底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参考图1-图6，本实施例提供了一种高温基片退火架，包括：承载件1和第一缠绕件2；

所述承载件1包括沿着基片3周向延伸的第一部分11，以及沿着平行于基片3轴向的方向延伸的第二部分12；具体来说，所述第一部分11为半圆环形，且第一部分11为两个；所述第二部分12为四个，间隔连接在两个第一部分11 之间。第一部分11也可以为非半圆环形的扇形，第二部分12的数量也可以增加或者减少，都属于本实施例的简单替换，不再赘述。第二部分12起到两个作用：1、用于托载退火基片3；2、用于充当支撑退火架的脚架。

所述第一缠绕件2缠绕在第二部分12，以在第二部分12的表面形成沿着第二部分12长度方向分布的夹持槽21；

为了固定所述第一缠绕件2，所述第二部分12上沿着长度方向设置有三个用于固定所述第一缠绕件2的第一凹槽121；所述第一缠绕件2的两端与不同的第一凹槽121固定时，所述第一缠绕件2的长度改变，所述夹持槽21的宽度随之改变以适配不同厚度的基片3。例如第一缠绕件2与第一、第二个第一凹槽121固定，此时第一缠绕件2的长度比较短，夹持槽21的宽度也就比较小。而当第一缠绕件2与第一、第三个第一凹槽121固定时，第一缠绕件2的长度就被拉长了，夹持槽21的宽度也相应变大了。本实施例中以三个第一夹持槽21为例，根据需要也可以增加第一夹持槽21的数量，从而实现细分第一夹持槽21的宽度。这样夹持槽21就可以很好的匹配于蓝宝石基片3，并对基片3施加轻微的压缩应力，使得两片蓝宝石基片3贴合得非常牢固，这在高温退火时能有效抑制因退火温度过高基片3上材料热蒸发的现象。并且，由于基片3采用垂直放置，而第一缠绕件2的夹持槽21因为是线材卷绕而成的，所述夹持槽21与夹持槽21之间平行且与第二部分12成一定角度，这就在一定范围内可实现对不同厚度的基片3的自适应固定。

所述第一缠绕件2沿着长度方向的两端的横截面为扁圆形，以与所述第一凹槽121固定。扁圆形的短轴小于所述第二部分12的直径，这样就可以将第一缠绕件2卡接在所述第一凹槽121内实现固定。

为了实现第一部分11和第二部分12固定连接在一起，所述第二部分12 的两端，在第一凹槽121外还设置有第二凹槽122，所述第一部分11和第二部分12通过第二凹槽122固定连接。

具体来说第二部分12和第二凹槽122是通过第二缠绕件4固定的，所述第二缠绕件4的一端固定在所述第二凹槽122内，另一端缠绕在第一部分11 的侧壁。这样第二部分12和第一部分11就依靠第二缠绕件4的弹力牢牢固定在一起，并且第一部分11无需开槽，只要在第二部分12上开槽即可，第二缠绕件4可以在第一部分11上改变缠绕位置，从而调节第二部分12的固定位置，或者改变两个第二部分12之间的距离。

本实施例中，所述四个第二部分12上的第一缠绕件2分为两组，不同组的第一缠绕件2的缠绕方向不相同。这样可以有效抵消第一缠绕件2的旋度给予基片3倾斜的偏向力。

本实施例中，所述第一缠绕件2的直径为0.5mm。这样与基片3接触的线宽更是远小于0.5mm的宽度，因此能在极大程度上保持基片3上材料的完整性和利用率。

本实施例中，所述承载件1和第一缠绕件2的材料为熔点在1600℃ 以上，莫氏硬度在5以上的材料。例如，所述承载件1和第一缠绕件2的材料为钨、钼、钽等难熔金属中的一种，所述承载件1和第一缠绕件2的材料相同或不相同。

由于钨、钼、钽等难熔金属材料具有优良的化学稳定性，常用于高温炉的发热材料或者高温炉生长腔内壁材料。在低于熔点时具有较低的升华速率和蒸气压；而且钨、钼、钽的莫氏硬度较高(钨7.5，钽6.5，钼5.5)，因此在用做退火架材料时不会出现类似石墨支架刮擦掉灰和残留细微的石墨碎片的现象。

上述的利用高纯度的难熔金属材料来制作基片3的高温退火架，可以填补石墨支架的缺陷，提升材料在高温退火后表面的洁净度；并且将难熔金属材料制成弹簧结构，具有良好的伸缩可调性，可以用于调节退火架槽与槽之间的间隔以适应于不同厚度基片3的退火处理，特别是在需要成对基片3材料面对面退火的情况下能有效地固定和弥合两片基片3之间的残留间隙，尽可能地抑制基片3上材料的挥发。此外，支架还充分利用了材料自身的弹性进行支架各个部分的稳固连接，大大降低支架的制作难度和加工成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (6)

1.一种高温基片退火架，其特征在于包括：承载件和第一缠绕件；

所述承载件包括沿着基片周向延伸的第一部分，以及沿着平行于基片轴向的方向延伸的第二部分；

所述第一缠绕件缠绕在第二部分，以在第二部分的表面形成沿着第二部分长度方向分布的夹持槽；

所述第二部分上沿着长度方向设置有至少三个用于固定所述第一缠绕件的第一凹槽；所述第一缠绕件的两端与不同的第一凹槽固定时，所述第一缠绕件的长度改变，所述夹持槽的宽度随之改变以适配不同厚度的基片；

所述第一部分为半圆环形，且第一部分为两个；所述第二部分为四个，间隔连接在两个第一部分之间；

所述承载件和第一缠绕件的材料为熔点在1600℃ 以上，莫氏硬度在5以上的块体材料。

2.根据权利要求1所述的一种高温基片退火架，其特征在于：所述第一缠绕件沿着长度方向的两端的横截面为扁圆形，以与所述第一凹槽固定。

3.根据权利要求1所述的一种高温基片退火架，其特征在于：所述第二部分的两端，在第一凹槽外还设置有第二凹槽，所述第一部分和第二部分通过第二凹槽固定连接；

还包括第二缠绕件，所述第二缠绕件的一端固定在所述第二凹槽内，另一端缠绕在第一部分的侧壁。

4.根据权利要求1所述的一种高温基片退火架，其特征在于：所述四个第二部分上的第一缠绕件分为两组，不同组的第一缠绕件的缠绕方向不相同。

5.根据权利要求1所述的一种高温基片退火架，其特征在于：所述第一缠绕件的直径为0.3-0.8mm。

6.根据权利要求1所述的一种高温基片退火架，其特征在于：所述承载件和第一缠绕件的材料为钨、钼、钽中的一种及其合金，所述承载件和第一缠绕件的材料相同或不相同。

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