CN214445810U - 一种晶圆基材生产用工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种晶圆基材生产用工装，包括圆环凸出部，所述圆环凸出部上表面向下开设有至少一个让位槽，所述让位槽内一一对应设置有与所述让位槽形状相同的成型块，所述成型块与所述让位槽之间形成用于固定晶圆基材半成品的第一固定限位槽。本实用新型一种晶圆基材生产用工装结构稳固，使用方便且可有效保证基材加工精度的有益效果。

Description

一种晶圆基材生产用工装

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种晶圆基材生产用工装。

背景技术

晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。

晶圆在加工过程中经常需要固定于基材上进行移动或加工，由于晶圆在加工过程中不允许与金属材质接触，故基材往往需要以不含金属的复合材料为原料进行加工，而针对晶圆使用的基材外形通常为圆环形且侧壁较薄，由于复合材料的硬度不如金属，采用常规的加工方式往往容易将侧壁铣破或无法保证加工精度，导致基材的不良品率大大增加。

鉴于此，便需要一种结构稳固，使用方便且可有效保证基材加工精度的晶圆基材生产用工装。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构稳固，使用方便且可有效保证基材加工精度的晶圆基材生产用工装。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种晶圆基材生产用工装，包括圆环凸出部，所述圆环凸出部上表面向下开设有至少一个让位槽，所述让位槽内一一对应设置有与所述让位槽形状相同的成型块，所述成型块与所述让位槽之间形成用于固定晶圆基材半成品的第一固定限位槽。

作为进一步改进，所述圆环凸出部外侧进一步同心环绕设置有一辅助固定圆环部，所述辅助固定圆环部底部与所述圆环凸出部底部通过一圆环连接部连接，以实现在所述辅助固定圆环部与所述圆环凸出部之间形成一第二固定限位槽。

作为进一步改进，所述辅助固定圆环部上均匀开设有若干个固定孔。

作为进一步改进，所述圆环凸出部底部内侧设置有一圆盘部，所述圆盘部外边缘开设有一圆环缺口以配合所述圆环凸出部内壁形成一第三固定限位槽。

作为进一步改进，所述让位槽和所述成型块呈椭圆形。

作为进一步改进，所述让位槽和所述成型块的数量均为两个。

作为进一步改进，所述圆弧凸出部内边缘向下开设有与所述让位槽数量对应的让位缺口，以实现让位槽与所述圆盘部正上方空间的连通。

作为进一步改进，所述圆环凸出部的上表面在内边缘和外边缘处倒圆角设置以形成第一圆弧面和第二圆弧面，所述第一圆弧面和所述第二圆弧面分别与限位固定于所述圆环凸出部上的晶圆基材半成品的内壁之间存在间隙。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型一种晶圆基材生产用工装整体采用圆环凸出部结合第一固定限位槽的结构可以有效通过圆环凸出部实现对圆环部的初步限位固定以稳定铣出晶圆基材的上表面，再通过第一固定限位槽实现对椭圆通道部的精准定位从而进一步对晶圆基材半成品整体起到固定作用，结构稳定，使用方便且可有效保证晶圆基材的加工精度。

2、本实用新型一种晶圆基材生产用工装采用圆环凸出部和第二限位固定槽对晶圆基材侧壁和上表面提供足够的支撑力保证其整体不偏移，通过第一限位固定槽对椭圆通道部下半部分提供足够的支撑力保证其在挖空椭圆通道部上半部分时的稳定固定不偏移，通过第三限位固定槽结合圆环凸台对晶圆基材整体进一步进行辅助固定，同时保证在加工圆形孔部时不偏移。工装整体可配合合理的加工工序有效实现对晶圆基材的精准加工，确保其加工过程中的稳固稳定，结构巧妙，功能易行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是晶圆基材的结构示意图；

图2是晶圆基材的结构示意图；

图3是晶圆基材半成品的结构示意图

图4是本实用新型一种晶圆基材生产用工装的结构示意图。

主要元件符号说明

10、晶圆基材；

11、圆环部；

12、圆环固定部；

13、圆形孔部；

14、椭圆通道部；

15、基材内壁；

16、圆环凸台；

17、圆形槽；

20、晶圆基材生产用工装；

21、圆环凸出部；

22、成型块；

23、辅助固定圆环部；231、固定孔；

24、第一固定限位槽；

25、第二固定限位槽；

26、第三固定限位槽；

27、让位缺口；

28、圆盘部。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

请参考图1至图3，图中为本申请晶圆基材生产用工装20所要加工生产的产品即晶圆基材10，其基材包括圆环部11、设置于圆环部11内侧的圆环固定部12、中空的圆形孔部13和设置于圆环部11上的两个椭圆通道部14，所述圆环部11呈圆环盆状以形成其基材内壁15。

初始时，其基材原料为一圆柱料块，先从正面初步铣出圆环部11下表面下方的内部以形成其基材内壁15，再从正面铣去一半高度的椭圆通道部14，再从正面中心铣去一圆形槽17形成一圆环凸台16(此处的圆环凸台16即最终晶圆基材中的圆环固定部12)，最终形成图3中的晶圆基材10半成品。

请参考图4，一种晶圆基材生产用工装20，包括圆环凸出部21以实现对所述圆环部11的限位固定，所述圆环凸出部21上表面向下开设有至少一个让位槽，所述让位槽内一一对应设置有与所述让位槽形状相同的成型块22，所述成型块22与所述让位槽之间形成用于固定晶圆基材10半成品的椭圆通道部14的第一固定限位槽24,工装材质选用电木，电木具有较高的机械强度、良好的绝缘性，耐热、耐腐蚀，非常适合用于作为工业生产中。

整体工装采用圆环凸出部21结合第一固定限位槽24的结构可以有效通过圆环凸出部21实现对圆环部11的初步限位固定以稳定铣出晶圆基材10的上表面，再通过第一固定限位槽24实现对椭圆通道部14的精准定位从而进一步对晶圆基材10半成品整体起到固定作用，结构稳定，使用方便且可有效保证晶圆基材10的加工精度。

请参考图4，所述圆环凸出部21外侧进一步同心环绕设置有一辅助固定圆环部23，所述辅助固定圆环部23底部与所述圆环凸出部21底部通过一圆环连接部连接，以实现在所述辅助固定圆环部23与所述圆环凸出部21之间形成一第二固定限位槽25，所述辅助固定圆环部23进一步从圆环部11外侧配合圆环凸出部21形成第二固定限位槽25对圆环部11进行再次定位固定。

所述辅助固定圆环部23上均匀开设有若干个固定孔231，所述固定孔231为螺栓孔，以实现配合螺栓等紧固件实现将工装整体固定于加工机床上，拆装方便且使得整体结构更加稳固。

请参考图3和图4，所述圆环凸出部21底部内侧设置有一圆盘部28，所述圆盘部28外边缘开设有一圆环缺口以配合所述圆环凸出部21内壁形成一第三固定限位槽26，采用圆盘部28用于与所述圆形槽17配合以实现通过第三固定限位槽26进一步辅助固定基材内壁15与圆形槽之间的圆环凸台16，整体通过第一固定限位槽24、第二固定限位槽25和第三固定限位槽26实现对晶圆基材10半成品各部分的稳固固定，保证在加工过程中晶圆基材10半成品不会因支撑力不足导致加工精度不够或甚至发生产品表面被加工破裂的问题。

请参考图4，所述让位槽和所述成型块22呈椭圆形，保证在加工机床从晶圆基材10半成品反面加工椭圆通道部14的另一半时，通过成型块22及第一固定限位槽24实现对晶圆基材10半成品中铣去一半高度后的椭圆通道部14的稳固固定,保证椭圆通道部14的加工精度。

具体的，所述让位槽和所述成型块22的数量均为两个，其数量可根据实际产品需求进行灵活改变，采用对称设置可实现整体受力更加稳定，不易发生变形。

请参考图4，所述圆弧凸出部内边缘向下开设有与所述让位槽数量对应的让位缺口27，以实现让位槽与所述圆盘部28正上方空间的连通，当晶圆基材10中的椭圆通道部14与圆环凸台16直接连接设置时，通过让位缺口27的设置可以有效实现对椭圆通道部14与圆环凸台16的连接处的固定，结构设计合理。

请参考图4，所述圆环凸出部21的上表面在内边缘和外边缘处倒圆角设置以形成第一圆弧面和第二圆弧面，所述第一圆弧面和所述第二圆弧面分别与限位固定于所述圆环凸出部21上的晶圆基材10半成品的基材内壁15之间存在间隙，其间隙范围为1mm～5mm之间，可根据加工产品整体大小灵活选择。

采用这样的结构是考虑到若圆环凸出部21的上表面完全与基材内壁15贴合设置，由于加工完成后的晶圆基材10其壁厚较薄，在应力作用下会自然向内缩紧，故通过第一圆弧面和第二圆弧面与基材内壁15之间的间隔设置来有效实现防止缩紧后对产品的反作用力导致产品破损或圆心度不足的问题，同时预留一定间隙也更便于产品从工装上取下，结构设计合理巧妙，有效避免加工薄壁类产品会发生的应力作用导致的产品精度不足或良品率不足的问题。

传统的加工工序如下：初始时，其基材原料为一圆柱料块，通过加工机床上的夹具对料块侧面进行夹持固定，先加工晶圆基材10上表面和椭圆通道部14的上半部分外形，然后再翻转料块再次进行夹持，进一步加工出晶圆基材10下表面即基材内壁15，完整的椭圆通道部14和圆形孔部13以形成图1和图2中完整的晶圆基材10。

但采用传统加工方式存在以下问题：由于在加工晶圆基材10下表面时，是不断掏空料块以形成基材内壁15和椭圆通道部14，此时由于其基材内壁15的壁厚很薄同时外侧只有加工机床的夹具夹持，其固定的稳定性极差，在刀具铣削加工震动过程中，十分容易发生工件偏移从而发生加工精度不足甚至是直接加工破裂的问题，同理，其椭圆通道部14在加工过程中，由于椭圆通道部14外壁无任何支撑物，更容易发生上述问题。

请参考图1至图4，结合本申请一种晶圆基材生产用工装20的新型加工工序如下：

第一步：初始时，其基材原料为一圆柱料块，通过夹具将其固定于加工机床上，先从正面初步铣去圆环部11下表面以下的内部以形成其基材内壁15，再从正面铣去一半高度的椭圆通道部14，再从正面中心铣去一圆形槽17形成一圆环凸台16，最终形成图3中的晶圆基材10半成品，此时由于上表面还未加工，圆柱料块仍有完整的一段厚度来对以上加工部分提供足够的支撑力，保证其在加工过程中不偏移不变形。

第二步：将晶圆基材10半成品套设于晶圆基材生产用工装20上，通过第一限位固定槽对已加工部分的椭圆通道部14进行固定，通过第二限位固定槽对圆环部11侧壁进行固定，通过第三限位固定槽对圆环凸台16进行固定，以完成对晶圆基材10半成品的稳定固定，然后将晶圆基材生产用工装20整体通过固定孔231和紧固件的配合将其固定于加工机床上。

第三步：对晶圆基材10半成品的反面进行加工以按顺序形成完整的晶圆基材10上表面、完整的椭圆通道部14以及圆形孔部13。

由于在第三步的加工时，通过圆环凸出部21和第二限位固定槽对晶圆基材10侧壁和上表面提供足够的支撑力保证其整体不偏移，通过第一限位固定槽对椭圆通道部14下半部分提供足够的支撑力保证其在挖空椭圆通道部14上半部分时的稳定固定不偏移，通过第三限位固定槽结合圆环凸台16对晶圆基材10整体进一步进行辅助固定，同时保证在加工圆形孔部13时不偏移。工装整体可配合合理的加工工序有效实现对晶圆基材10的精准加工，确保其加工过程中的稳固稳定，结构巧妙，功能易行。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，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则之内，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保护范围之内。

Claims (8)

1.一种晶圆基材生产用工装(20)，其特征在于：包括圆环凸出部(21)，所述圆环凸出部(21)上表面向下开设有至少一个让位槽，所述让位槽内一一对应设置有与所述让位槽形状相同的成型块(22)，所述成型块(22)与所述让位槽之间形成用于固定晶圆基材(10)半成品的第一固定限位槽(24)。

2.根据权利要求1所述的晶圆基材生产用工装(20)，其特征在于：所述圆环凸出部(21)外侧进一步同心环绕设置有一辅助固定圆环部(23)，所述辅助固定圆环部(23)底部与所述圆环凸出部(21)底部通过一圆环连接部连接，以实现在所述辅助固定圆环部(23)与所述圆环凸出部(21)之间形成一第二固定限位槽(25)。

3.根据权利要求2所述的晶圆基材生产用工装(20)，其特征在于：所述辅助固定圆环部(23)上均匀开设有若干个固定孔(231)。

4.根据权利要求1所述的晶圆基材生产用工装(20)，其特征在于：所述圆环凸出部(21)底部内侧设置有一圆盘部(28)，所述圆盘部(28)外边缘开设有一圆环缺口以配合所述圆环凸出部(21)内壁形成一第三固定限位槽(26)。

5.根据权利要求1所述的晶圆基材生产用工装(20)，其特征在于：所述让位槽和所述成型块(22)呈椭圆形。

6.根据权利要求1所述的晶圆基材生产用工装(20)，其特征在于：所述让位槽和所述成型块(22)的数量均为两个。

7.根据权利要求4所述的晶圆基材生产用工装(20)，其特征在于：所述圆环凸出部内边缘向下开设有与所述让位槽数量对应的让位缺口(27)，以实现让位槽与所述圆盘部(28)正上方空间的连通。

8.根据权利要求1所述的晶圆基材生产用工装(20)，其特征在于：所述圆环凸出部(21)的上表面在内边缘和外边缘处倒圆角设置以形成第一圆弧面和第二圆弧面，所述第一圆弧面和所述第二圆弧面分别与限位固定于所述圆环凸出部(21)上的晶圆基材(10)半成品的内壁之间存在间隙。

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