一种晶圆用石英夹具及其使用方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别是一种晶圆用石英夹具及其使用方法。

背景技术

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆，在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能的集成电路产品。在通过晶圆生产电子元件的过程中，需要在晶圆上涂刷玻璃粉，以保证在切割后能够在芯片的侧部形成玻璃保护层。

通常的此工艺过程采用玻璃烧结炉进行烧制，烧制前需要在晶圆表面利用旋转涂布机沉积玻璃粉，沉积玻璃粉后的晶圆由出口至玻璃仓卸货侧片筐，侧片框为金属片筐，需要将金属片筐内的晶圆倒入白色的塑料片筐，然后站在玻璃烧结炉的炉桨旁边，一手持白色的塑料片筐，一手用气镊子将晶圆逐片摆放到炉浆上的石英架上。这样的操作对于操作员来讲要求较高，操作员需要一只手持装有沉积完玻璃粉晶圆的塑料片筐，塑料片筐尽量保持稳定水平，另一只手用气镊子逐片将晶圆放到炉桨上的石英架上，石英架的缝隙为7毫米，需要操作员用气镊子将晶圆穿过这个7毫米缝隙放在石英架上。在这个过程中要求操作员必须十分小心，要保持晶圆的水平，不能在放置晶圆过程中触碰到其它物体，而且要求将晶圆放置到石英架的中心位置(中心位置只能凭人为判断，很难做到将晶圆准确放到中心位置，也做不到每片晶圆位置相同，放不到中心位置就很有可能造成最上面的晶圆和玻璃烧结炉炉管内壁相刮，并且烧结完毕的晶圆还需要使用气镊子从石英架上移动至片框内，整个流程繁琐，并且容易造成晶圆刮碰到炉管内壁或者与石英架发生刮碰，使玻璃粉掉落，导致影响良率。

因此为了提高晶圆工艺制程的质量与效率，亟需发明一种晶圆用石英夹具及其使用方法，能够缩短晶圆转移时间和提高晶圆工艺质量。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种晶圆用石英夹具及其使用方法，通过新型的石英夹具可以提高操作人员的工作效率，同时避免晶圆与其它位置相碰影响质量问题，并且使用方法简单，简化了原来的复杂操作。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种晶圆用石英夹具及其使用方法，所述石英夹具结构包括顶板、底板、立柱组，所述顶板与底板之间通过立柱组固定连接，所述顶板表面设有七个圆形通孔，且其一侧设有两个直角缺口一，所述底板表面设有十个圆形通孔，且其一侧设有两个直角缺口二，所述底板的底部边缘还设有四个长方形的凸起一，所述顶板与底板均沿其横向的中轴线结构对称，所述立柱组包括圆柱型的立柱一、立柱二、立柱三与立柱四，所述立柱一与立柱二之间的间距小于立柱三与立柱四之间的间距，所述立柱一、立柱三、立柱四上各固定连接有间隔分布的十二个支撑柱，且每层的所述支撑柱之间相互平行，所述立柱三上的支撑柱与立柱四上的相对应的支撑柱中轴线共线，所述支撑柱包括支撑杆和支撑球头，所述支撑杆的一端与支撑球头固定连接，所述支撑球头的直径大于支撑杆的直径，所述底板的上表面还设有四个球形的凸起二。

优选地，所述凸起二的直径与支撑球头的直径相同，且其中三个凸起二分别与立柱一、立柱三、立柱四上的支撑球头在竖直方向上相互对应。

优选地，所述的一种晶圆用石英夹具及其使用方法，包括以下步骤：

步骤一：

将沉积完玻璃粉的金属片筐内的晶圆通过晶圆倒片器导入到石英夹具内，每一片晶圆位于每一层的支撑柱上，最下面的一片晶圆位于凸起二上；

步骤二：

将装有晶圆的石英夹具直接放到玻璃烧结炉的炉桨上，利用石英夹具的立柱组固定晶圆中心位置，运行烧结程序；

步骤三：

烧结程序完成后，将石英夹具取下，用晶圆倒片器将烧结好的晶圆导入塑料片筐中。

本发明的有益效果为：

1.重量优势

玻璃烧结炉内的碳化硅炉桨的最大承重为5000克，原满桨摆放4个石英架全重为3400克，留给晶圆的有效载荷为1600克。本发明的石英夹具满桨摆放为8个，总重为2000克，留给晶圆的有效载荷为3000克。这意味着：本石英夹具更轻，可以在炉桨可承受的重量下，有效增加了晶圆的数量，提高产量。

2.牢固性

原石英架采用组合式，在拆装的过程中不但费时费力还易产生损坏。本发明的石英夹具采用整体焊接方式，不需拆装，牢固不易损坏。

3.空间利用率高，支撑方式优化

原石英架采用三点圆柱平面支撑的承载片方式，占用空间大，阻碍工艺气流的顺利通过，且圆柱上平面不平，易损坏形成尖锐突起，造成晶圆划伤。本发明石英夹具夹具采用三点触角式球面支撑的承载片方式，节省空间，最大限度利于工艺气流的通过，且支撑球头表面光滑，不易形成尖锐突起，不能造成晶圆划伤。

4.上片方法优化

原石英架采用气镊子逐片放到石英架上，由于石英架之间的空间狭小，容易造成晶圆划伤，石英架损坏，玻璃粉掉落，影响良率。本发明石英架采用倒片器整体推送方式，可以减少玻璃粉掉落，提高产品良率，且不易造成石英夹具损坏，减轻了操作员劳动强度。

5.晶圆中心位置易定位

原石英架无定位措施，晶圆在石英架上的位置完全依靠操作员肉眼观察确定，既不可靠也增加了操作员劳动强度。本发明石英夹具采用四立柱方式定位晶圆中心位置，不需人为判断，避免晶圆刮擦炉管内壁。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明A-A的截面示意图；

图3为本发明B-B的截面示意图；

图4为本发明C-C的截面示意图；

图中所示附图标记为：1-顶板，2-底板，3-圆形通孔，4-凸起一，5-立柱一，6-立柱二，7-立柱三，8-立柱四，9-支撑杆，10-支撑球头，11-凸起二，12-缺口一，13-缺口二。

具体实施方式

以下结合附图对本设计方案进行详细说明。

如图1-图4所示，一种晶圆用石英夹具及其使用方法，其中石英夹具结构包括顶板1、底板2、立柱组，顶板1与底板2之间通过立柱组固定连接，顶板1表面设有七个圆形通孔3，且其一侧设有两个直角缺口一12，底板2表面设有十个圆形通孔3，且其一侧设有两个直角缺口二13，底板2的底部边缘还设有四个长方形的凸起一4，其中顶板1与底板2均沿其横向的中轴线结构对称，立柱组包括圆柱型的立柱一5、立柱二6、立柱三7与立柱四8，立柱一5与立柱二6之间的间距小于立柱三7与立柱四8之间的间距，立柱一5、立柱三7、立柱四8上各固定连接有间隔分布的十二个支撑柱，且每层的支撑柱之间相互平行，立柱三7上的支撑柱与立柱四8上的相对应的支撑柱中轴线共线，其中支撑柱包括支撑杆9和支撑球头10，支撑杆9的一端与支撑球头10固定连接，支撑球头10的直径大于支撑杆9的直径，底板2的上表面还设有四个球形的凸起二11。

其中，凸起二11的直径与支撑球头10的直径相同，且其中三个凸起二11分别与立柱一5、立柱三7、立柱四8上的支撑球头10在竖直方向上相互对应。

其中，一种晶圆用石英夹具及其使用方法，包括以下步骤：

步骤一：

将沉积完玻璃粉的金属片筐内的晶圆通过晶圆倒片器导入到石英夹具内，每一片晶圆位于每一层的支撑柱上，最下面的一片晶圆位于凸起二11上；

步骤二：

将装有晶圆的石英夹具直接放到玻璃烧结炉的炉桨上，利用石英夹具的立柱组固定晶圆中心位置，运行烧结程序；

步骤三：

烧结程序完成后，将石英夹具取下，用晶圆倒片器将烧结好的晶圆导入塑料片筐中。

其中，石英夹具整体采用焊接方式。

其中，顶板1与底板2开设的圆形通孔3为了减轻石英夹具的整体重量，并且也有利于烧结过程中工艺气流通过。

实施例

本发明的石英夹具实际使用过程为：

步骤一：

将沉积完玻璃粉的金属片筐内的晶圆通过晶圆倒片器导入到石英夹具内，每一片晶圆位于每一层的支撑柱上，最下面的一片晶圆位于凸起二11上，石英夹具相邻晶圆之间的间距是金属片筐两倍的片间距，可以实现石英夹具与金属片筐片间距相匹配，采用晶圆导片器推入和推出的方式，可以提高操作人员的工作效率，减轻操作人员的劳动强度，石英夹具支撑柱采用触角式三点支撑，在触角头部接触晶圆部位的支撑球头采用球形设计，这样在采用导片器推入和推出的过程中，可以补偿晶圆的翘曲，避免划伤晶圆，减少玻璃粉掉落。触角式三点支撑位置经过优化设计，使其在承载晶圆过程中晶圆的直边在任意位置都可以可靠支撑。

步骤二：

将装有晶圆的石英夹具直接放到玻璃烧结炉的炉桨上，利用石英夹具的立柱组固定晶圆中心位置，因立柱一5与立柱二6之间的间距小于立柱三7与立柱四8之间的间距，立柱组对晶圆的侧面形成限位，在移动载有晶圆的石英夹具的时候，可以防止晶圆从石英夹具的立柱保护侧滑落。利用独创的石英夹具的结构也能相对固定晶圆的位置，可以不要求晶圆直边的位置和方向(沉积完玻璃粉的晶圆不允许倒角)，也可以解决原有的石英夹具上晶圆位置不能居中的问题，这样就解决了晶圆与炉管内壁相刮，玻璃粉掉落的问题，放置好后，运行烧结程序；

步骤三：

烧结程序完成后，将石英夹具取下，卸片时，用晶圆倒片器直接一次性将石英夹具内的晶圆倒入黑色片筐中，此操作减少了对晶圆的操作次数，也减少晶圆玻璃粉掉落的几率，从而提高良率。

经过对新型的石英夹具与使用方法进行工艺测试，程序完成后，玻璃点数量减少了12％，良率提升了2％，同时，减少操作也节省了操作时间，减轻了劳动强度，提高劳动效率，降低了生产成本。