CN207800571U - 一种插销式硅舟 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种插销式硅舟，包括法兰、天板、置于两者之间的若干硅齿棒和用于固定硅齿棒端部的定位插销，硅齿棒内侧设有多个等距且相互平行的沟齿，硅片插入并搁置于所述沟齿上，本实用新型采用平行设置的法兰和天板，配以中间支撑的多根硅齿棒，形成上下排布且高密度存放的硅片容置槽，可根据工艺需要选用不同数量沟齿的硅齿棒来承接硅片，既满足不同需求的加工要求，又能减少硅片与硅舟的接触面积，而且采用定位插销对硅齿棒端部进行定位锁止，消除了采用滴胶粘结可能发生的脱胶和污染，提高了硅舟的结构可靠性和装配牢固度。

Description

一种插销式硅舟

技术领域

本实用新型涉及到半导体元件制造设备，尤其涉及到一种能减少不纯材料在高温下对硅片造成污染且装配牢固的插销式硅舟。

背景技术

硅片是现代超大规模集成电路的主要衬底材料，一般通过拉晶、切片、倒角、磨片、腐蚀、背封、抛光、清洗等工艺过程做成的集成电路级半导体硅片。硅片热处理是硅器件衬底加工过程中一个重要的工序，热处理可以使硅片中的氧形成沉积,从而稳定硅片的电阻率，对集成电路制备性能有着极为重要的影响。而这时候就需要一种装载半导体芯片的载体,将半导体芯片放在载体上，再放入热处理炉进行处理而硅片则是置于硅片舟上送入炉内进行热处理，现在市面上普遍用于承载硅片的舟是采用高纯度石英、碳化硅或多晶硅制作，舟作为硅片的载体，是唯一与硅片接触的固体材料，由于石英舟的硬度较大，热处理过程中温度常常会超过1000℃,甚至达到1250℃,石英在如此高的温度下，长时间使用可能就会变形软化，导致搁置其中的硅片产生崩边，而且石英舟与硅片的材质不同，热胀冷缩系数明显不一致，在升温和降温时会出现冷点，导致晶格的塌失，形成晶粒错位，以上因素都会影响硅片质量。而对于碳化硅舟来说,随着硅片尺寸的增大,集成电路的精细度越来越高,生产工艺的要求也越来越苛刻,在高温处理过程中,可能会发生氧化反应,影响到硅片的质量。因此,随着半导体科技的发展，石英舟或碳化硅舟已经逐渐无法适应高纯度硅片的生产需要，而多晶硅舟，采用高纯多晶硅制造，能防止高温下变形且减少不纯材料在高温下造成的污染，但由于多晶硅舟的多个部件是组立熔接成一体，采用滴胶将各个部件粘结，滴胶本身的材质和硅舟的材质不同，使用过程经过高温后既容易脱胶，胶体材料也容易污染到硅片，存在安全和质量隐患。

实用新型内容

本实用新型主要解决现有石英舟在高温下容易变形软化、碳化硅舟易发生氧化而影响硅片质量及多晶硅舟各部件采用粘结组立方式容易发生脱胶且可能污染硅片的技术问题；提供了一种能减少不纯材料在高温下形成污染且装配牢固的插销式硅舟。

为了解决上述存在的技术问题，本实用新型主要是采用下述技术方案：

本实用新型的一种插销式硅舟，用于硅片在热处理过程中的支承和隔热，所述插销式硅舟包括平行设置且对应的法兰、天板、置于两者之间用于承托所述硅片的若干硅齿棒和用于固定硅齿棒端部的定位插销，所述硅齿棒垂直于所述法兰内侧面，硅齿棒内侧设有多个等距且相互平行的沟齿，所述硅片插入并搁置于所述沟齿上，采用平行设置的法兰和天板，配以中间支撑的多根硅齿棒，形成上下排布且高密度存放的硅片容置槽，可根据工艺需要选用不同数量沟齿的硅齿棒来承接硅片，既满足不同需求的加工要求，又能减少硅片与硅舟的接触面积，而且采用定位插销对硅齿棒端部进行定位锁止，消除了采用滴胶粘结可能发生的脱胶现象，提高了硅舟的结构可靠性和装配牢固度，也防止了滴胶对硅片的污染。

作为优选，所述沟齿平面呈倾斜状，沟齿顶端向下倾斜，整个沟齿向下微倾，使硅片线状或点状搁置于硅齿上，大大地减少了硅片与沟齿的接触面积，解决了硅片热处理过程中存在的背部划伤，也降低了硅片的热传递,有利于提升硅片的质量。

作为优选，所述硅齿棒数量为四根，包括两根前沟棒和二根后沟棒，硅齿棒的横截面呈等腰梯形，其顶边朝向内侧，其底边朝向外侧，四根硅齿棒上的相应沟齿形成同一平面的硅片容置槽，其中两根前沟棒形成的硅片容置槽前端开口大于硅片容置槽的另外三边开口，硅片从硅片容置槽前端开口插入并搁置于沟齿上，四根硅齿棒组成的支承结构可以保持硅舟的稳定，硅齿棒上的对应沟齿形成多个上下平行排布的硅片容置槽，硅片可以利用机械手从开口大的一侧插入，硅片插设方便快捷，容置安全性好，气相沉积均匀，硅片与四根硅齿棒的接触总面积小,有利于硅片的质量。

作为优选，所述硅齿棒的两端部均设有垂直于硅齿棒轴线的条缝，所述条缝开口朝向内侧，所述定位插销呈长条形板状结构，定位插销的一侧端部的厚度与条缝开口高度相吻合且插设于条缝内，定位插销的另一端设有垂直于定位插销表面的销轴，装配时定位插销以销轴为圆心旋转，其前端部插入硅齿棒端部的条缝中，与硅齿棒端部锁止，防止硅齿棒端部从法兰或天板上脱落，保证了硅舟结构的稳定。

作为优选，所述法兰呈环状结构，法兰上设有与所述硅齿棒下端部相吻合且容置硅齿棒下端部的下卡孔，对应所述下卡孔的法兰内表面边缘设有与法兰一体结构的下挡块，位于下卡孔内侧的法兰内表面上设有销轴孔，所述销轴孔与所述定位插销的销轴相吻合且容置销轴，硅齿棒的下端部嵌设于所述下卡孔且其外侧面贴靠于所述下挡块，所述天板呈环状结构，天板上设有与硅齿棒上端部相吻合且容置硅齿棒上端部的上卡孔，所述上卡孔和下卡孔一一对应，位于上卡孔内侧的天板内表面上设有销轴孔，上述销轴孔与定位插销的销轴相吻合且容置销轴，硅齿棒的上端部嵌设于上卡孔，硅齿棒的两端分别嵌入上下卡孔并垂直于法兰的内表面，硅齿棒的端部贴靠上下挡块，防止硅齿棒的转动,保证了四根硅齿棒上沟齿构成的硅片容置槽稳定，而定位插销的销轴插入销轴孔并以此为圆心旋转，使定位插销的定位准确，锁止便捷。

作为优选，所述条缝开口的一侧设有封边，限定了定位插销前端部的旋转角度，使定位插销的插接准确可靠。

作为优选，位于上卡孔一侧的天板外表面上设有插孔，所述插孔与上卡孔一一对应且与上卡孔的侧边距离小于所述定位插销的宽度，插孔与所述条缝开口处的封边分列于上卡孔的两侧，插孔呈变径结构，插孔内插设有安全销，所述安全销呈台级状且与插孔的变径结构相吻合，通过天板上设置的插孔并配以台级状的安全销，防止了插入条缝中的定位插销可能因回旋出条缝中而造成脱落，继而使定位插销与硅齿棒的锁止失效，提高了硅齿棒装配的可靠性，保证了硅舟结构的稳定。

作为优选，硅舟材料为高纯多晶硅，采用直拉法生长的多晶硅，非常纯净，可达到具有13个9的高纯度，而高纯度多晶硅制作的硅舟，具有高熔点、高纯度特性和与硅片一致的热膨胀系数，能有效避免硅片翘曲，改善硅片表面错层，在高温处理过程中完全不会产生变形，也不会逸出杂质离子而污染硅片，从而极大提高了硅片热处理的合格率。

本实用新型的有益效果是：硅舟采用高纯多晶硅制作，通过平行设置的法兰和天板，配以中间支撑的多根硅齿棒，形成上下排布且高密度存放的硅片容置槽，可根据工艺需要选用不同数量沟齿的硅齿棒来承接硅片，既满足不同需求的加工要求，又能减少硅片与硅舟的接触面积，而且采用定位插销对硅齿棒端部进行定位锁止，消除了采用滴胶粘结可能发生的脱胶现象，提高了硅舟的结构可靠性和装配牢固度，也防止了滴胶对硅片的污染。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图2是图1结构的另一视图。

图中1.法兰，11.下卡孔，12.下挡块，13.销轴孔，2.天板，21.上卡孔，22.插孔，3.硅齿棒，31.沟齿，32.前沟棒，33.后沟棒，34.条缝，4.定位插销，41.销轴，5.安全销。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种硅舟，用于200mm硅片批量热处理过程中的支承和隔热，硅舟由高纯多晶硅制造，如图1和图2所示，硅舟包括平行设置且对应的法兰1、天板2、置于两者之间用于承托硅片的四根硅齿棒3和用于固定硅齿棒端部的定位插销4，上述硅齿棒包括两根前沟棒32和二根后沟棒33，前沟棒和后沟棒均垂直于法兰内侧面，硅齿棒的横截面呈等腰梯形，其较短的顶边朝向内侧，其较长的底边朝向外侧，硅齿棒内侧设计有多个等距且相互平行的沟齿31，沟齿平面呈倾斜状，沟齿顶端向下倾斜，四根硅齿棒上的对应沟齿形成同一平面的硅片容置槽，其中两根前沟棒形成的硅片容置槽前端开口大于硅片容置槽的另外三边开口，硅片从硅片容置槽前端开口插入并搁置于沟齿上，硅齿棒的两端部均设计有垂直于硅齿棒轴线的条缝34，条缝开口朝向内侧，条缝开口的一侧设有封边；上述的定位插销呈长条形板状结构，定位插销的一侧端部的厚度与条缝开口高度相吻合且插设于条缝内，定位插销的另一端设计有垂直于定位插销表面且与定位插销一体结构的销轴41；上述的法兰呈环状结构，法兰上设计有与硅齿棒下端部相吻合且容置硅齿棒下端部的下卡孔11，下卡孔有四个，分别对应四根硅齿棒的下端部，对应下卡孔的法兰内表面边缘设计有与法兰一体结构的下挡块12，位于下卡孔内侧的法兰内表面上设有销轴孔13，销轴孔与定位插销的销轴相吻合且容置销轴，硅齿棒的下端部插入下卡孔且其外侧面贴靠下挡块，上述天板呈环状结构，天板上设计有与硅齿棒上端部相吻合且容置硅齿棒上端部的上卡孔21，上卡孔和下卡孔一一对应，上卡孔有四个，分别对应四根硅齿棒的上端部，位于上卡孔内侧的天板内表面上设计有销轴孔，销轴孔与定位插销的销轴相吻合且容置销轴，硅齿棒的上端部插入上卡孔并保持稳定，位于上卡孔一侧的天板外表面上设有插孔22，插孔有四个，分别与四个上卡孔一一对应，插孔边沿与上卡孔的侧边距离小于定位插销的宽度，插孔与条缝开口处的封边分列于上卡孔的两侧，插孔呈变径结构，插孔内插设有安全销5，安全销呈台级状且与插孔的变径结构相吻合。

硅舟装配时，先将其中的一根硅齿棒下端部插入法兰的下卡孔内，调整垂直度使硅齿棒垂直于法兰内表面，再将定位插销的销轴插入法兰的销轴孔内，旋转定位插销，使定位插销前端部插入硅齿棒下端部的条缝内并被封边阻挡，完成上述硅齿棒与法兰的装配锁止，依次进行另外三根硅齿棒的装配锁止，最终完成硅齿棒与法兰的装配。

然后再将天板嵌入相应硅齿棒的上端部，将定位插销的销轴插入天板上的销轴孔内，旋转定位插销，使定位插销前端部插入上述硅齿棒上端部的条缝内并被封边阻挡，同时，将安全销及时插入天板上的对应插孔内，阻隔定位插销的回旋，完成上述硅齿棒上端部与天板的装配锁止，依次进行另外三根硅齿棒的装配锁止，最终完成整个硅舟的装配。

当200mm硅片批量热处理时，先将硅片从硅舟的两根前沟棒之间较大开口处插入相应的硅片容置槽内，多片硅片平行排列，然后将容置多个硅片的硅舟送入热处理炉内，炉内温度可达到1250℃，此时，将反应气体导入热处理炉内，气体就通过气相沉积的方式沉积在硅片表面，完成硅片的热处理工艺，此时，由于硅舟的熔点高，与硅片的热膨胀系数相同，在长时间高温下不会发生任何变形，不会导致硅片翘曲和错层，在降温和升温过程中也不会出现冷点，导致晶格的塌失和形成晶粒错位，硅片的气相沉积均匀，产品合格率高。

在本实用新型的描述中，技术术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“内”、“外”等表示方向或位置关系是基于附图所示的方向或位置关系，仅是为了便于描述和理解本实用新型的技术方案，以上说明并非对本实用新型作了限制，本实用新型也不仅限于上述说明的举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、增添或替换，都应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种插销式硅舟，用于硅片在热处理过程中的支承和隔热，其特征在于：所述插销式硅舟包括平行设置且对应的法兰(1)、天板(2)、置于两者之间用于承托所述硅片的若干硅齿棒(3)和用于固定硅齿棒端部的定位插销(4)，所述硅齿棒垂直于所述法兰内侧面，硅齿棒内侧设有多个等距且相互平行的沟齿(31)，硅片插入并搁置于所述沟齿上。

2.根据权利要求1所述的一种插销式硅舟，其特征在于：所述沟齿平面呈倾斜状，沟齿(31)顶端向下倾斜。

3.根据权利要求1或2所述的一种插销式硅舟，其特征在于：所述硅齿棒(3)数量为四根，包括两根前沟棒(32)和二根后沟棒(33)，硅齿棒的横截面呈等腰梯形状，其顶边朝向内侧，其底边朝向外侧，四根硅齿棒上的对应沟齿形成同一平面的硅片容置槽，其中两根前沟棒形成的硅片容置槽前端开口大于硅片容置槽的另外三边开口，硅片从硅片容置槽前端开口插入并搁置于沟齿上。

4.根据权利要求3所述的一种插销式硅舟，其特征在于：所述硅齿棒(3)的两端部均设有垂直于硅齿棒轴线的条缝(34)，所述条缝开口朝向内侧，所述定位插销(4)呈长条形板状结构，定位插销的一侧端部的厚度与条缝开口高度相吻合且插设于条缝内，定位插销的另一端设有垂直于定位插销表面且与定位插销一体结构的销轴(41)。

5.根据权利要求4所述的一种插销式硅舟，其特征在于：所述法兰(1)呈环状结构，法兰上设有与所述硅齿棒(3)下端部相吻合且容置硅齿棒下端部的下卡孔(11)，对应所述下卡孔的法兰内表面边缘设有与法兰一体结构的下挡块(12)，位于下卡孔内侧的法兰内表面上设有销轴孔(13)，所述销轴孔与所述定位插销(4)的销轴(41)相吻合且容置销轴，硅齿棒的下端部嵌设于所述下卡孔且其外侧面贴靠于所述下挡块，所述天板(2)呈环状结构，天板上设有与硅齿棒上端部相吻合且容置硅齿棒上端部的上卡孔(21)，所述上卡孔和下卡孔一一对应，位于上卡孔内侧的天板内表面上设有销轴孔，上述销轴孔与定位插销的销轴相吻合且容置销轴，硅齿棒的上端部嵌设于上卡孔。

6.根据权利要求5所述的一种插销式硅舟，其特征在于：所述条缝(34)开口的一侧设有封边。

7.根据权利要求5或6所述的一种插销式硅舟，其特征在于：位于上卡孔一侧的天板(2)外表面上设有插孔(22)，所述插孔与上卡孔(21)一一对应且与上卡孔的侧边距离小于所述定位插销的宽度，插孔与所述条缝开口处的封边分列于上卡孔的两侧，插孔呈变径结构，插孔内插设有安全销(5)，所述安全销呈台级状且与插孔的变径结构相吻合。

8.根据权利要求1所述的一种插销式硅舟，其特征在于：所述硅舟材料为高纯多晶硅。