CN212925163U - 一种石墨舟的移载机构及半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种石墨舟的移载机构及半导体加工设备，所公开的移载机构包括移载本体(100)、加热器(200)和安装件(300)；其中：所述加热器(200)通过所述安装件(300)设置于所述移载本体(100)，所述加热器用于在所述石墨舟(400)设置于所述移载本体(100)时，对所述石墨舟(400)进行加热。上述方案能够解决半导体加工设备产能较低的问题。

Description

一种石墨舟的移载机构及半导体加工设备

技术领域

本实用新型涉及光伏设备技术领域，尤其涉及一种石墨舟的移载机构及半导体加工设备。

背景技术

光伏发电系统是一种利用太阳能电池半导体材料的“光伏效应”将太阳光辐射能直接装换为电能的一种新型发电系统。太阳能电池，又称光伏电池，是光伏发电系统中核心的器件。目前，技术最成熟，并具有商业价值的、市场应用最广的太阳能电池是晶体硅太阳能电池。太阳光在晶体硅表面的反射损失率高达35％左右，严重影响太阳能电池的最终转换效率。为提高转换效率，减少晶体硅表面对太阳光的反射，增加太阳光的折射率，常在晶体硅表面蒸镀一层或多层二氧化硅或氮氧硅或氮化硅减反射膜。减反射膜不但可以减少晶体硅表面对太阳光的发射，而且可以对晶体硅表面起到钝化和保护作用。PECVD(PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积)设备采用的等离子体增强化学气相沉积技术，在低压条件下，利用射频电场使反应气体产生辉光放电，电离出等离子体，促进反应活性基团的生成，从而使得硅烷和氨气能在较低的温度(200℃～450℃)下反应，减少了工艺的复杂性，并有效防止了晶体硅太阳能电池寿命的衰减，广泛应用于晶体硅太阳能电池表面减反射膜的蒸镀。

目前，PECVD设备在加工晶片的工艺过程中，装载有晶片的石墨舟冷态进入反应室中，石墨舟需要升温到工艺温度之后才能开始镀膜工艺，由于加热炉体沿圆周方向加热反应室以及石墨舟，石墨舟的两侧距加热炉体较近，中间区域距加热炉体较远，热量从石墨舟边缘向内部传导，使得石墨舟外侧的石墨片易吸热升温快，中间的石墨片升温较慢，所以在一定时间内石墨舟存在边缘温度高，中间温度低的温度分布情形，导致石墨舟外侧的温度达到工艺温度时，石墨舟中间的温度还未达到工艺温度，而温度对晶片成膜速率的影响较大，从而导致同一石墨舟中的晶片成膜厚度不一，进而导致晶片的均匀性较差。为解决此种问题，目前常用的方式是继续加热石墨舟，延长石墨舟的加热时间，以使石墨舟中间的温度达到工艺温度，但是，此种方式导致石墨舟的加热时间较长，致使工艺时间较长，进而导致PECVD设备的产能较低。

实用新型内容

本实用新型公开一种石墨舟的移载机构及半导体加工设备，能够解决半导体加工设备产能较低的问题。

为了解决上述问题，本实用新型采用下述技术方案：

本实用新型实施例公开一种石墨舟的移载机构，包括移载本体、加热器和安装件；其中：

所述加热器通过所述安装件设置于所述移载本体，所述加热器用于在所述石墨舟设置于所述移载本体时，对所述石墨舟进行加热。

本实用新型实施例还公开一种半导体加工设备，包括加热炉体、反应腔室、石墨舟和上述的移载机构，所述加热炉体设置于所述反应腔室的外周侧，所述石墨舟设置于所述移载机构，所述移载机构可进出所述反应腔室。

本实用新型采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本实用新型实施例公开的移载机构和半导体加工设备中，加热器通过安装件设置于移载本体，在石墨舟设置于移载本体时，加热器在反应腔室内外均能够加热石墨舟，从而使得石墨舟在未进入反应腔室的情况下，加热器便已经开始加热石墨舟，实现对石墨舟提前加热的效果，以使石墨舟在进入反应腔室之前被预热，在石墨舟进入反应腔室之后能够被快速加热，从而使得石墨舟的温度能够被快速加热至工艺温度，减少石墨舟的加热时间，使得工艺时间较短，进而提高半导体加工设备的产能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或背景技术中的技术方案，下面将对实施例或背景技术中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的移载机构的示意图；

图2为本实用新型实施例公开的半导体加工设备的部分结构示意图；

图3为图2在另一个视角下的示意图；

图4为本实用新型实施例公开的移载机构的局部剖视图；

图5为本实用新型实施例公开的加热器及电源引入单元的示意图；

图6为本实用新型实施例公开的加热器的示意图；

图7为本实用新型实施例公开的加热器的局部示意图。

附图标记说明：

100-移载本体、110-支撑杆；

200-加热器、210-绝缘支撑管、220-抗氧化电阻丝、230-热电偶、240-绝缘壳体、250-绝缘封头；

300-安装件；

400-石墨舟；

500-密封盖、510-密封盖本体、511-穿孔、520-密封套筒、521-限位面、530-密封圈、540-压紧螺母；

600-反应腔室；

700-电源引入单元；

800-加热炉体。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合附图，详细说明本实用新型各个实施例公开的技术方案。

请参考图1至图7，本实用新型实施例公开一种石墨舟的移载机构，用于装载晶片的石墨舟400可以安放至移载机构，移载机构可以带动石墨舟400进出半导体加工设备的反应腔室600，进而实现对晶片的加工。所公开的移载机构包括移载本体100、加热器200和安装件300。

其中，移载本体100为移载机构的基础构件，移载本体100能够为移载机构的其他部件提供安装基础。在本实用新型实施例中，石墨舟400可以安放至移载本体100，且该移载本体100能够带动石墨舟400进出半导体加工设备的反应腔室600，完成晶片的加工。移载本体100的结构为已知技术，为了文本简洁，在此不再赘述。

加热器200可以为目前较为常见的钨丝管结构加热器，也可以为其他结构的加热装置，本实用新型实施例中对加热器200的种类不做限制。加热器200通过安装件300设置于移载本体100。具体地，安装件300固定安装于移载本体100，加热器200安装于安装件300，安装件300可以为安装块，也可以为连接架等。在石墨舟400设置于移载本体100的情况下，加热器200处于加热状态，以使加热器200能够加热石墨舟400，也就是说，加热器用于在石墨舟400设置于移载本体100时，对石墨舟400进行加热。

在具体的工作过程中，首先将装载有未加工的晶片的石墨舟400安装至移载本体100，此时，该移载本体100还未进入反应腔室600，然后开启加热器200，以使加热器200处于加热状态，从而使得加热器200能够加热石墨舟400，从而实现对石墨舟400提前加热的效果，以使石墨舟400在进入反应腔室600之前被预热。

本实用新型实施例公开的移载机构中，加热器200通过安装件300设置于移载本体100，在石墨舟400设置于移载本体100时，加热器200在反应腔室600内外均能够加热石墨舟400，从而使得石墨舟400在未进入反应腔室600的情况下，加热器200便已经开始加热石墨舟400，实现对石墨舟400提前加热的效果，以使石墨舟400在进入反应腔室600之前被预热，在石墨舟400进入反应腔室600之后能够被快速加热，从而使得石墨舟400的温度能够被快速加热至工艺温度，减少石墨舟400的加热时间，使得工艺时间较短，进而提高半导体加工设备的产能。

具体地，移载本体100可以包括至少两个支撑杆110，至少两个支撑杆110间隔设置，安装件300与至少两个支撑杆110均相连，加热器200通过安装件300设置于至少两个支撑杆110之间。本方案中，在石墨舟400安装于移载本体100的情况下，石墨舟400可以覆盖至少两个支撑杆110，因此，至少两个支撑杆110之间区域能够与石墨舟400的中间部分相对，进而使得设置在至少两个支撑杆110之间的加热器200能够加热石墨舟400的中间部分，在石墨舟400进入反应腔室600被加热时，由于石墨舟400的中间部分被预热，因此在整体加热石墨舟400时，石墨舟400外侧和内侧均能够被快速加热至工艺温度，避免石墨舟400存在外侧的温度达到工艺温度，中间部分的温度还未达到工艺温度的情况出现，从而石墨舟400能够被整体加温至工艺温度，以使加工后的晶片均匀性较好。

同时，在石墨舟400进入反应腔室600之后能够被快速加热，从而使得石墨舟400的温度能够被快速加热至工艺温度，减少石墨舟400的加热时间，使得工艺时间较短，进而提高半导体加工设备的产能。需要说明的是，石墨舟400的中间部分是指在石墨舟400安装于移载本体100，石墨舟400与两个支撑杆110之间区域相对的部分，且沿着石墨舟400的长度方向延伸，也就是说，石墨舟400的中间部分是指石墨舟400在其宽度方向上的中间部位。

为了进一步提高晶片的均匀性以及半导体加工设备的产能，在一种可选的实施例中，任意相邻的加热器200与支撑杆110之间的距离可以相等，也就是说，在石墨舟400设置于移载本体100的情况下，加热器200可以与石墨舟400的中间部分相对，且精准性较高，从而使得石墨舟400的中间部分能够较为准确地与加热器200相对设置，进而能够进一步提高晶片的均匀性以及半导体加工设备的产能。

如上文所述，加热器200通过安装件300设置于移载本体100，具体地，安装件300的数量可以为两个，两个安装件300分别固定安装于支撑杆110的两端，两个安装件300均与加热器200相连。此种情况下，两个安装件300无疑能够提高加热器200安装于移载本体100的可靠性，从而使得加热器200较为可靠地设置于移载本体100，且两个安装件300能够使加热器200与安装件300相连的部位受力较小，加热器200受力较为均衡，进而提高移载机构的可靠性。

加热器200和安装件300均需要在温度较高的环境中工作，在加热器200与安装件300紧密连接的情况下，由于热胀冷缩效应的存在，加热器200和安装件300因受热膨胀而受力较大，导致加热器200损坏。基于此，在一种可选的实施例中，安装件300可以开设有安装孔或安装槽，加热器200通过安装孔或安装槽设置于安装件300，且加热器200与安装孔或安装槽的侧壁之间具有间隙，该间隙能够避免加热器200与安装件300紧密连接，以使加热器200在受热膨胀时能够不受安装件300的限制，允许加热器200在一定程度上能够变形，从而能够防止加热器200和安装件300因受热膨胀而受力较大，导致加热器200损坏，进而提高加热器200的稳定性，最终提高移载机构的稳定性。

如上文所述，本实用新型实施例中对加热器200的种类不做限制，可选地，请再次参考图6和图7，加热器200可以包括绝缘壳体240、绝缘支撑管210和抗氧化电阻丝220，其中：抗氧化电阻丝220至少部分缠绕于绝缘支撑管210的外周，且在绝缘支撑管210上形成加热区，绝缘壳体240具有容纳空间，加热区和绝缘支撑管210均设置于容纳空间中。本实施例中，抗氧化电阻丝220代替钨丝，抗氧化电阻丝220在高温的情况下较难氧化，以使抗氧化电阻丝220的使用寿命较长，且该加热器200采用高温稳定的零部件，以使该加热器200在高温的情况下较难损坏，从而减少该加热器200的故障率，提高该加热器200可靠性与稳定性，延长加热器200的使用时间，避免经常更换和维修该加热器200，减少维修时间，进而能够提高半导体加工设备的产能。

具体地，加热器200还可以包括绝缘封头250，绝缘封头250设置于绝缘壳体240的管口处，以使绝缘封头250与绝缘壳体240能够形成容纳空间，此种形成容纳空间的方式简单，方便设置，易于操作。

为了使加热器200能够较好地加热石墨舟400，在一种可选的实施例中，加热区的长度可以大于石墨舟400的长度，加热区的长度方向可以与石墨舟400的长度方向一致，以使石墨舟400在全长范围内均能够被加热区所加热，从而使得加热器200能够更加有效快速地加热石墨舟400，进而使得加热器200能够较好地加热石墨舟400。

进一步地，加热器200还可以包括热电偶230，热电偶230的第一端位于绝缘支撑管210内，热电偶230的第二端伸出至容纳空间之外，且热电偶230的测温部位于第一端。热电偶230能够测量加热区的温度，方便控制该加热器200的加热温度，避免过高的温度烧坏该加热器200，从而减少该加热器200的故障率，延长该加热器200的使用寿命。

一般情况下，在石墨舟400达到工艺温度时，反应腔室600需要抽真空，而由于移载机构需要进出反应腔室600，所以反应腔室600设置有端口，以供移载机构进出反应腔室600，因此，在反应腔室600需要抽真空时，需要将该端口封堵。基于此，在一种可选的实施例中，移载机构还可以包括密封盖500，在移载机构位于反应腔室600的情况下，密封盖500与反应腔室600的端口密封相连，也就是说，密封盖500用于在移载机构位于反应腔室600时，与反应腔室600的端口密封相连，以使在石墨舟400达到工艺温度时，反应腔室600能够较为方便地抽真空，避免因移载机构需要进出反应腔室600，而导致反应腔室600的真空性能较差，进而提高反应腔室600的真空性能。

如上文所述，加热器200可以为目前较为常见的钨丝管结构加热器，钨丝管结构加热器需要通电才能发热，且一般的加热装置也需要通电进行发热。可选地，请再次参考图1，移载机构还可以包括电源引入单元700，加热器200与电源引入单元700电连接，电源引入单元700能够为加热器200供电，以使加热器200能够较好地运行。具体地，加热器200与电源引入单元700的连接部位可以位于反应腔室600内，但由于反应腔室600内的温度较高，高温可能导致电源引入单元700的可靠性较低。

基于此，加热器200的一端可以穿过密封盖500与电源引入单元700电连接，以使加热器200与电源引入单元700的连接部位位于反应腔室600外，避免因高温而导致电源引入单元700的可靠性较低，致使加热器200不能较为稳定地发热，从而导致石墨舟400不能被稳定地加热，所以本方案能够使得加热器200更为稳定地运行。

由于密封盖500需要密封反应腔室600的端口，而加热器200的一端穿过密封盖500，可能导致密封盖500不能较好地密封反应腔室600。基于此，在一种可选的实施例中，密封盖500可以包括密封盖本体510、密封套筒520，密封圈530和压紧螺母540，密封盖本体510可以开设有穿孔511；密封套筒520与密封盖本体510背离端口的一侧密封相连，且与穿孔511连通，加热器200的一端穿过穿孔511和密封套筒520，密封圈530套设于加热器200，且位于密封套筒520与加热器200之间，密封套筒520中具有限位面521，密封圈530与限位面521限位配合，压紧螺母540与密封套筒520相连，且压紧螺母540压紧密封圈530。

密封圈530能够较好地密封加热器200与密封套筒520之间的缝隙，避免该缝隙影响密封盖500对密封反应腔室600端口的密封效果，以使反应腔室600的密封性能较高。同时此种密封方式简单可靠，方便设置。

基于本实用新型实施例中公开的移载机构，本实用新型还公开一种半导体加工设备，请再次参考图2和图3，所公开的半导体加工设备包括加热炉体800、反应腔室600、石墨舟400和上文任意实施例所述的移载机构，加热炉体800设置于反应腔室600的外周侧，石墨舟400设置于移载机构，移载机构可进出反应腔室600；在移载机构位于反应腔室600的情况下，加热器200和加热炉体800可以均处于加热状态。

在具体的工作过程中，当已经被预热的石墨舟400进入反应腔室600后，开启加热炉体800，此时加热炉体800和加热器200均处于加热状态，石墨舟400在加热炉体800和加热器200的共同加热下，且石墨舟400已经被预热，因此，石墨舟400的温度能够较快地上升至工艺温度，减少石墨舟400的加热时间，使得工艺时间较短，进而提高半导体加工设备的产能。

进一步地，石墨舟400可以设置有温度传感器，温度传感器用于检测石墨舟400的温度。通过温度传感器能够实时监控石墨舟400的温度，且能够根据石墨舟400的实时温度控制加热炉体800或加热器200的发热功率，以使半导体加工设备更好地加热石墨舟400，且较为精准地控制石墨舟400的温度。

在本实用新型实施例中，加热炉体800、石墨舟400以及反应腔室600的结构均为已知技术，且半导体加工设备加工晶片的工艺技术也为已知技术，为了文本简洁，在此则不再赘述。

本实用新型上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (13)

1.一种石墨舟的移载机构，其特征在于，包括移载本体(100)、加热器(200)和安装件(300)；其中：

所述加热器(200)通过所述安装件(300)设置于所述移载本体(100)，所述加热器(200)用于在所述石墨舟(400)设置于所述移载本体(100)时，对所述石墨舟(400)进行加热。

2.根据权利要求1所述的石墨舟的移载机构，其特征在于，所述移载本体(100)包括至少两个支撑杆(110)，至少两个所述支撑杆(110)间隔设置，所述安装件(300)与至少两个所述支撑杆(110)相连，所述加热器(200)通过所述安装件(300)设置于至少两个所述支撑杆(110)之间。

3.根据权利要求2所述的石墨舟的移载机构，其特征在于，任意相邻的所述加热器(200)与所述支撑杆(110)之间的距离相等，在所述石墨舟(400)设置于所述移载本体(100)的情况下，所述加热器(200)与所述石墨舟(400)的中间部分相对。

4.根据权利要求2所述的石墨舟的移载机构，其特征在于，所述安装件(300)的数量为两个，两个所述安装件(300)分别固定安装于所述支撑杆(110)的两端，两个所述安装件(300)均与所述加热器(200)相连。

5.根据权利要求1所述的石墨舟的移载机构，其特征在于，所述安装件(300)开设有安装孔或安装槽，所述加热器(200)通过所述安装孔或所述安装槽设置于所述安装件(300)，且所述加热器(200)与所述安装孔或所述安装槽的侧壁之间具有间隙。

6.根据权利要求1所述的石墨舟的移载机构，其特征在于，所述加热器(200)包括绝缘壳体(240)、绝缘支撑管(210)和抗氧化电阻丝(220)，其中：所述抗氧化电阻丝(220)至少部分缠绕于所述绝缘支撑管(210)的外周，且在所述绝缘支撑管(210)上形成加热区，所述绝缘壳体(240)具有容纳空间，所述加热区和所述绝缘支撑管(210)均设置于所述容纳空间中。

7.根据权利要求6所述的石墨舟的移载机构，其特征在于，所述加热区的长度大于所述石墨舟(400)的长度，所述加热区的长度方向与所述石墨舟(400)的长度方向一致。

8.根据权利要求6所述的石墨舟的移载机构，其特征在于，所述加热器(200)还包括热电偶(230)，所述热电偶(230)的第一端位于所述绝缘支撑管(210)内，所述热电偶(230)的第二端伸出至所述容纳空间之外，所述热电偶(230)的测温部位于所述第一端。

9.根据权利要求1所述的石墨舟的移载机构，其特征在于，所述石墨舟的移载机构还包括密封盖(500)，所述密封盖(500)用于在所述石墨舟的移载机构位于反应腔室(600)时，与所述反应腔室(600)的端口密封相连。

10.根据权利要求9所述的石墨舟的移载机构，其特征在于，所述石墨舟的移载机构还包括电源引入单元(700)，所述加热器(200)的一端穿过所述密封盖(500)与所述电源引入单元(700)电连接。

11.根据权利要求10所述的石墨舟的移载机构，其特征在于，所述密封盖(500)包括密封盖本体(510)、密封套筒(520)，密封圈(530)和压紧螺母(540)，所述密封盖本体(510)开设有穿孔(511)；

所述密封套筒(520)与所述密封盖本体(510)背离所述端口的一侧密封相连，且与所述穿孔(511)连通，所述加热器(200)的一端穿过所述穿孔(511)和所述密封套筒(520)，所述密封圈(530)套设于所述加热器(200)，且位于所述密封套筒(520)与所述加热器(200)之间，所述密封套筒(520)中具有限位面(521)，所述密封圈(530)与所述限位面(521)限位配合，所述压紧螺母(540)与所述密封套筒(520)相连，且所述压紧螺母(540)压紧所述密封圈(530)。

12.一种半导体加工设备，其特征在于，包括加热炉体(800)、反应腔室(600)、石墨舟(400)和权利要求1至11中任一项所述的石墨舟的移载机构，所述加热炉体(800)设置于所述反应腔室(600)的外周侧，所述石墨舟(400) 设置于所述移载机构中，所述石墨舟的移载机构可进出所述反应腔室(600)。

13.根据权利要求12所述的半导体加工设备，其特征在于，所述石墨舟(400)设置有温度传感器，所述温度传感器用于检测所述石墨舟(400)的温度。

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