一种晶圆片承载架及烤箱的制作方法

1.本发明涉及晶圆片烘烤设备技术领域，特别地，涉及一种晶圆片承载架及烤箱。


背景技术：

2.晶圆片是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。硅晶棒在经过研磨、抛光以及切片后形成硅晶圆片，国内晶圆片生产线以8英寸和12英寸两种规格为主。晶圆片热固化过程需要在烤箱内进行，而为了方便将晶圆片放置在烤箱内，通常会采用提篮等承载架做为晶圆片放入烤箱时的载体，正如前文提到的，国内晶圆片主要分为8英寸和12英寸两种，为了适应不同尺寸晶圆片的加工需要，一般都需要准备两种尺寸的承载架，其中，一种尺寸的承载架仅能够适用于特定尺寸的晶圆片，正因如此，增加了企业对于承载架方面的投入成本。
3.基于上述存在的问题，能够适应不同尺寸晶圆片的承载架被逐渐投入使用。例如，公开号为cn112992745b的中国专利文献公开了一种晶圆清洗用适用于不同尺寸的花篮，以及公开号为cn212725260u的中国专利文献公开了一种可调式晶圆花篮， 上述两个技术方案均是通过移动限位板来改变齿槽之间的距离，从而使不同尺寸的晶圆片能够插入至齿槽内。统观上述两方案，虽然都能够适应不同尺寸晶圆片的安装要求，但是，晶圆片的中间部位处于悬空状态，缺少一定的支撑物进行支撑，在放入烤箱进行烘烤时，晶圆片中部容易因受热而发生较大变形，最终影响产品质量。
4.因此，如何在能够适应不同尺寸晶圆片加工的前提下，对晶圆片中部进行有效支撑，成为本行业研发人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是：现有技术中，用于放置晶圆片的承载架无法对晶圆片进行有效支撑，且无法适应不同尺寸晶圆片的放置要求，基于此，本发明提供了一种适用性广、可对晶圆片有效支撑的晶圆片承载架。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种晶圆片承载架，包括主框架和多个支撑片，多个所述支撑片沿纵向层叠设于所述主框架上，所述晶圆片承载架还包括辅助框架，所述支撑片包括两个相对设置且与所述主框架滑动连接的嵌入部及设于两个所述嵌入部之间且用于支撑晶圆片中部的支撑部，所述嵌入部和所述支撑部之间设有缺槽，所述辅助框架包括两个相对设置的插板，所述插板与所述主框架滑动连接，所述插板位于所述缺槽内，两个所述插板相对的侧壁上对应所述支撑片设有支撑凸台，所述支撑凸台的上表面与对应的所述支撑片的上表面共面。
7.进一步地，所述主框架包括底板、顶板及固定连接在所述底板与所述顶板之间的左侧板和右侧板，所述支撑片呈m形结构，两个所述嵌入部分别与所述左侧板和右侧板滑动连接，所述插板与所述底板和所述顶板均滑动连接。
8.进一步地，所述底板和所述顶板彼此相对的表面上沿所述支撑片的插入方向均开
设有滑槽，所述插板的上下两端均凸设有与所述滑槽可滑动连接的凸块。
9.进一步地，所述左侧板和所述右侧板上均开设有第一通孔，所述插板的侧壁上开设有第二通孔。
10.进一步地，所述晶圆片承载架还包括调平装置，所述调平装置包括调节板和螺纹连接在所述调节板上的调节螺栓，所述主框架固定连接在所述调节板的上表面上，所述调节螺栓贯穿所述调节板，所述调节螺栓具有四个，且分别位于所述调节板的角落处。
11.进一步地，所述主框架及所述辅助框架均由铝合金材料制成，所述支撑片由石英材料制成。
12.一种烤箱，其特征在于：所述烤箱包括前述任一项所述的晶圆片承载架和烤箱本体，所述烤箱本体上设置有加热容腔，所述晶圆片承载架放置在所述加热容腔内。
13.进一步地，所述加热容腔具有四个，所述晶圆片承载架也具有四个，且呈“田”字形布置。
14.进一步地，所述加热容腔内相对的侧壁上分别安装有激光发射器和激光接收器，拆下所述辅助框架时，所述激光接收器能够接收到所述激光发射器发射的激光，安装所述辅助框架时，所述激光发射器发射的激光能够被所述辅助框架阻挡。
15.本发明的有益效果是：本发明提供的晶圆片承载架或烤箱，通过设置辅助框架，实现了对8英寸晶圆片的放置需要，通用性广，同时，无需更换支撑片，同一尺寸的支撑片能够对12英寸以及8英寸的晶圆片均起到支撑作用，减少了晶圆片变形，且操作简单、便捷，工作可靠。
附图说明
16.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
17.图1是本发明的晶圆片承载架的立体图；
18.图2是图1所示晶圆片承载架的主视图；
19.图3是图1所示晶圆片承载架的另一视角的立体图；
20.图4是图1所示晶圆片承载架的又一视角的立体图；
21.图5是图1所示晶圆片承载架的部分分解图；
22.图6是图1所示晶圆片承载架中支撑片的立体图；
23.图7是图1所示晶圆片承载架的俯视图（省略顶板）；
24.图8是本发明的烤箱的立体图；
25.图9是图8所示烤箱的部分分解图。
26.图中：10、主框架，101、插槽，102、挡条，103、热气流通道，11、底板，12、顶板，13、左侧板，14、右侧板，15、背板，131、凹槽，132第一通孔，20、支撑片，21、嵌入部，22、支撑部，23、缺槽，24、减重槽，30、辅助框架，31、插板，311、支撑凸台，110、滑槽，312、凸块，313、第二通孔，41、调节板，100、烤箱本体，120、加热空腔。
具体实施方式
27.现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
28.请参阅图1-图7，本发明提供了一种晶圆片承载架，包括主框架10、支撑片20及辅助框架30，支撑片20具有多个，多个支撑片20沿纵向层叠设于主框架10上，支撑片20用于承载晶圆片1，辅助框架30可拆卸地安装在主框架10内。具体实施时，拆卸辅助框架30后，支撑片20可承载12英寸的晶圆片，12英寸的晶圆片被限定在主框架10内；安装辅助框架30后，无需更换支撑片20，同样的尺寸的支撑片20便可用于承载8英寸的晶圆片，此时，8英寸的晶圆片被限定在辅助框架30内。
29.请参阅图3，主框架10呈前侧具有开口的框体结构，主框架10的内壁上设置有多个插槽101，一个支撑片20对应插装至一个插槽101内。组装时，用户从主框架10的前侧沿插槽101的插入端插入至主框架10上，安装方便、快捷。另外，在支撑片20安装完毕后，为了防止支撑片20从主框架10上脱出，主框架10的前侧安装有挡条102，挡条102封闭插槽101的插入端，从而将支撑片20阻挡在插槽101内。
30.请参阅图4、图5，本实施方式中，主框架10包括底板11、顶板12以及固定连接在底板11与顶板12之间的左侧板13、右侧板14及背板15，左侧板13与右侧板14相互平行，左侧板13、右侧板14及背板15上均沿纵向开设有多个凹槽131，左侧板13、右侧板14及背板15上位于同一高度上的凹槽131共同构成一个插槽101，支撑片20的左右两侧分别插设在左侧板13与右侧板14的凹槽131内，支撑片20的后侧插设在背板15的凹槽131内，通过对支撑片20的三侧进行限位，保证了支撑片20安装位置的准确性及安装的便捷性。另外，支撑片20与插槽101之间间隙配合，如此设计的好处在于，支撑片20与插槽101之间的间隙提供给了支撑片20受热膨胀时的变形空间，可有效防止支撑片20因与插槽101配合过于紧密而发生破损的情况。
31.每一个支撑片20均水平设置，且每两个支撑片20之间的距离均相等，晶圆片1放置在支撑片20的上表面上，需要说明的是，12英寸的晶圆片的直径略小于左侧板13到右侧板14之间的距离，因此，当晶圆片1放置到位后，12英寸的晶圆片的边缘与左侧板13与右侧板14之间能够存在一定的间隙，例如1-3mm，一方面为晶圆片1受热膨胀提供变形空间，另一方面也有利于将晶圆片1放置在支撑片20上。
32.请参阅图6，支撑片20大致呈m形的片状结构，支撑片20包括相对设置的两个嵌入部21和设于两个嵌入部21之间的支撑部22，嵌入部21的边缘插设于插槽101内，晶圆片1放置到位后，晶圆片1的部分边缘搭设在两个嵌入部21的上表面上，晶圆片1的中部搭设在支撑部22的上表面上，实现了对晶圆片1的多点支撑功能，尤其是支撑部22对晶圆片1的支撑作用，可有效避免晶圆片1中部悬空，防止了晶圆片1中部剧烈变形。本实施方式中，支撑片20的厚度为3mm。
33.主框架10上沿垂直于支撑片20的插入方向设置有热气流通道103，热气流通道103水平设置（图2中虚线部分示出了一路热气流通道103中的气流方向），使用时，烘箱内沿热气流通道流动的热气流由主框架10的一侧水平流动至主框架10内，然后穿过晶圆片1的表面后经由主框架10的另一侧流出。主框架10上相对的两侧壁上均开设有第一通孔132，本实施方式中，第一通孔132开设在左侧板13和右侧板14上，第一通孔132均对应位于每两个相邻支撑片20之间，且第一通孔132与两个相邻的支撑片20之间的空间连通，此时，热气流通道103贯通左侧板13和右侧板14，热气流通道103包括第一通孔132和两个相邻支撑片20之间的空间。工作时，热气流经由右侧板14的第一通孔132进入至主框架10内，然后水平流过
晶圆片1后经由左侧板13的第一通孔132流出。
34.进一步地，支撑片20上位于嵌入部21和支撑部22之间的部分形成缺槽23，缺槽23的设置可减少支撑片20与晶圆片1之间的接触面积，一方面可降低上料时对晶圆片1造成的磨损，另一方面，也使得加热气流能够更充分地与晶圆片1表面接触，有利于提高加热效率。另外，支撑部22上开设有减重槽24，以减轻支撑片20的重量，实现轻量化生产。
35.优选地，主框架10由铝合金材料制成，支撑片20由石英材料制成。采用石英材料制作支撑片20，提高了支撑片20耐高温性能，具体实施时，该支撑片20可承受450℃的高温烘烤，有效避免了高温变形。另外，当本发明的晶圆片承载架应用于烘烤温度在250℃以下的烤箱内时，还可以在支撑片20的表面设置特氟龙涂层，特氟龙涂层表面光滑，可减少对灰尘等杂质的吸附作用，起到防尘作用，保证了支撑片20及晶圆片的清洁。在具体实施过程中，用户可根据支撑片20的加工要求调整主框架10与支撑片20的材质，该材料包括但不限于铝合金、不锈钢以及石英。
36.上述主要是针对主框架10的结构进行了说明，在未安装辅助框架30时，主框架10用于供12英寸的晶圆片放置，而当用户需要对8英寸的晶圆片进行放置时，则需要将辅助框架30安装在主框架10内，辅助框架30用于供8英寸的晶圆片放置，辅助框架30的结构及使用过程请参见如下说明：
37.请参阅图5、图7，辅助框架30包括两个相对设置的插板31，插板31沿支撑片20的插入方向可滑动地安装在主框架10上，且插板31位于支撑片20的缺槽23内，两个插板31相对的侧壁上沿纵向均设置有支撑凸台311，一个支撑凸台311与一个支撑片20相对应，支撑凸台311的上表面与对应的支撑片20的上表面共面。放置8英寸的晶圆片时，从主框架10的开口一侧将晶圆片1水平插入至辅助框架30内，晶圆片1放置到位后，晶圆片1的中部搭抵在支撑片20的支撑部22上，由于支撑凸台311的上表面与对应的支撑片20的上表面共面，此时的晶圆片1的边缘会同时搭在两个支撑凸台311上，如此，便实现了对晶圆片1的良好支撑作用，有效防止了晶圆片1因受热剧烈变形。另外，晶圆片1放置到位后，晶圆片1的边缘到插板31之间具有1-3mm的间隙，以提供给晶圆片1受热膨胀时的变形空间，减少晶圆片1破损。本实施方式中，辅助框架30由铝合金料制成。
38.本实施方式中，底板11和顶板12彼此相对的表面上沿支撑片20的插入方向均开设有滑槽110，插板31的上下两端均设有凸块312，凸块312与滑槽110可滑动地连接。安装时，用户只需由主框架10的开口一侧将插板31插入至滑槽110内即可，当凸块312的一端与滑槽110的一端侧壁抵持时，插板31便无法继续滑动，此时，插板31便安装到位，操作简单、便捷。进一步地，当插板31安装到位后，凸块312与底板11及顶板12之间可通过螺栓实现固定连接。
39.另外，插板31的侧壁上开设有第二通孔313，第二通孔313用于供热气流通道103内的热气流通过，以实现热气流流通，对放置在辅助框架30上的8英寸晶圆片进行均匀加热。
40.请参阅图1-图3，本发明的晶圆片承载架还包括调平装置，所述调平装置包括调节板41和螺纹连接在调节板41上的调节螺栓（图未示出），主框架10的底板11固定安装在调节板41的上表面上，所述调节螺栓贯穿调节板41，所述调节螺栓具有四个，四个所述调节螺栓分别位于调节板41的角落处。使用时，用户将主框架10连同调节板41一同放置在烤箱的加热容腔内，所述调节螺栓的下端与加热容腔的腔底壁接触，用户通过调整调节板41上四个
角处的所述调节螺栓，使得支撑片20处于水平状态，有利于机械手将抓取到的晶圆片1放置在支撑片20上。
41.请参阅图8、图9，本发明还提供了一种烤箱，该烤箱包括烤箱本体100和前述的晶圆片承载架，烤箱本体100上设置有加热容腔120，所述晶圆片承载架放置在加热容腔120内。本实施方式中，加热容腔120具有四个，每个加热容腔120独立工作，即，每个加热容腔120均配备独立的加热元件以及热风循环加热系统，加热元件通电后可于加热容腔120内产生热量，所述热风循环加热系统可采用公开号为cn215337401u的中国专利文献公开的一种烘箱中的结构。所述晶圆片承载架也具有四个，且呈“田”字形布置。传统烤箱结构中，加热容腔具有两个，一般呈左右布置，在烤箱高度一定的前提下，左右布置情况下，每一个加热容腔相较于本发明而言，高度相对较高，其中放置的用于承载晶圆片的承载架也较高，相应地，支撑片的数量也相对较多，而为了保证机械手能够精确地放置晶圆片，需要使得每两个相邻支撑片之间的距离保持一致，而支撑片的数量越多，对装配的要求也就高，加工难度大。反观本发明的烤箱，将四个晶圆片承载架以“田”字形布置，降低了每个加热容腔120的高度，减少了每一个晶圆片承载架上支撑片20的数量，更有利装配，提高了机械手上料的准确性。同时，减少每个加热容腔120的容量，可以实现利用较少的容腔实现对较少晶圆片的加热需要，避免了较大加热容腔仅用于加热数量较少的晶圆片的局面，有效提高了加热容腔120的利用率。
42.另外，加热容腔120内相对的侧壁上分别安装有激光发射器和激光接收器，当将主框架10放置在加热容腔120内，且未安装辅助框架30时，所述激光发射器发射的激光能够穿过支撑片20之间的空隙后被所述激光接收器接收，激光接收器到该信号后传递给烤箱上的控制器，控制器便控制所述机械手抓取12英寸的晶圆片并将其放置在支撑片20上；当辅助框架30被安装在主框架10上时，辅助框架30能够阻挡所述激光发射器发射的激光，使接收接收器无法接收上述激光，此时，控制器无法接收所述激光接收器传递的信号，便会控制所述机械手抓取8英寸的晶圆片并将其放置在支撑片20上。如此，通过用户拆装辅助框架30这一动作，控制器便可控制机械手自动识别并抓取相应的晶圆片，自动化程度高，且避免了机械手抓取错误晶圆片的情况发生，准确度高。
43.本发明的晶圆片承载架，通过设置辅助框架30，实现了对8英寸晶圆片的放置需要，同时，无需更换支撑片20，同一尺寸的支撑片20能够对12英寸以及8英寸的晶圆片均起到支撑作用，操作简单、便捷，工作可靠。本发明的烤箱，因其具有上述晶圆片承载架全部的技术特征，故具有与上述晶圆片承载架相同的技术效果。
44.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

技术特征：
1.一种晶圆片承载架，包括主框架和多个支撑片，多个所述支撑片沿纵向层叠设于所述主框架上，其特征在于：所述晶圆片承载架还包括辅助框架，所述支撑片包括两个相对设置且与所述主框架滑动连接的嵌入部及设于两个所述嵌入部之间且用于支撑晶圆片中部的支撑部，所述嵌入部和所述支撑部之间设有缺槽，所述辅助框架包括两个相对设置的插板，所述插板与所述主框架滑动连接，所述插板位于所述缺槽内，两个所述插板相对的侧壁上对应所述支撑片设有支撑凸台，所述支撑凸台的上表面与对应的所述支撑片的上表面共面。2.如权利要求1所述的晶圆片承载架，其特征在于：所述主框架包括底板、顶板及固定连接在所述底板与所述顶板之间的左侧板和右侧板，所述支撑片呈m形结构，两个所述嵌入部分别与所述左侧板和右侧板滑动连接，所述插板与所述底板和所述顶板均滑动连接。3.如权利要求2所述的晶圆片承载架，其特征在于：所述底板和所述顶板彼此相对的表面上沿所述支撑片的插入方向均开设有滑槽，所述插板的上下两端均凸设有与所述滑槽可滑动连接的凸块。4.如权利要求2所述的晶圆片承载架，其特征在于：所述左侧板和所述右侧板上均开设有第一通孔，所述插板的侧壁上开设有第二通孔。5.如权利要求1所述的晶圆片承载架，其特征在于：所述晶圆片承载架还包括调平装置，所述调平装置包括调节板和螺纹连接在所述调节板上的调节螺栓，所述主框架固定连接在所述调节板的上表面上，所述调节螺栓贯穿所述调节板，所述调节螺栓具有四个，且分别位于所述调节板的角落处。6.如权利要求1所述的晶圆片承载架，其特征在于：所述主框架及所述辅助框架均由铝合金材料制成，所述支撑片由石英材料制成。7.一种烤箱，其特征在于：所述烤箱包括权利要求1-6任一项所述的晶圆片承载架和烤箱本体，所述烤箱本体上设置有加热容腔，所述晶圆片承载架放置在所述加热容腔内。8.如权利要求7所述的烤箱，其特征在于：所述加热容腔具有四个，所述晶圆片承载架也具有四个，且呈“田”字形布置。9.如权利要求7所述的烤箱，其特征在于：所述加热容腔内相对的侧壁上分别安装有激光发射器和激光接收器，拆下所述辅助框架时，所述激光接收器能够接收到所述激光发射器发射的激光，安装所述辅助框架时，所述激光发射器发射的激光能够被所述辅助框架阻挡。

技术总结
本发明公开一种晶圆片承载架，包括主框架和多个支撑片，多个支撑片沿纵向层叠设于主框架上，晶圆片承载架还包括辅助框架，支撑片包括两个相对设置且与主框架滑动连接的嵌入部及设于两个嵌入部之间且用于支撑晶圆片中部的支撑部，嵌入部和支撑部之间设有缺槽，辅助框架包括两个相对设置的插板，插板与主框架滑动连接，插板位于缺槽内，两个插板相对的侧壁上对应支撑片设有支撑凸台，支撑凸台的上表面与对应的支撑片的上表面共面。本发明的晶圆片承载架，在实现通用性的同时，也能够对晶圆片进行有效支撑。本发明还公开了一种带有该晶圆片承载架的烤箱。片承载架的烤箱。片承载架的烤箱。


技术研发人员：罗佐军 吴琼 胡远岗
受保护的技术使用者：常州常耀半导体科技有限公司
技术研发日：2023.03.06
技术公布日：2023/8/23