半导体的加工设备

摘要

本发明公开了半导体的加工设备，包括炉体本体、炉门，炉门上设置电极结构，炉门上设置调整装置，调整装置包括弧形接触面和支撑块，弧形接触面设置在支撑块与炉门之间，支撑块或炉门相应位置处设置有与弧形接触面相匹配的结构；本发明提供了一种结构简单、电极机构设计合理、且于炉门完美结合实现石墨舟片纵向放置，并能快速调节炉门达到具有良好密封效果的半导体的加工设备。

权利要求

1.半导体的加工设备，其特征在于：包括炉体本体、炉门，炉门上设置电极结构，电极结构包括电极柱、电极主体和绝缘材料，电极柱与电极主体连接，绝缘材料覆盖电极柱侧面；

电极柱的一端与电极主体连接；电极柱另一端裸露，扩大接触面积；

电极柱包括连接部、衔接部和固定部；连接部、衔接部和固定部依次连接，固定部与导电连接件连接；其中，衔接部侧设有辅助固定装置：辅助固定装置固定于炉门；连接部覆盖具有绝缘、加固的材料，衔接部覆盖具有绝缘、可拉伸材料，固定部覆盖绝缘材料；电极柱与电极主体之间设置导电连接件；导电连接件的一端设置放置电极柱的安置孔，导电连接件的另一端设置连接电极主体的连接孔；电极柱的连接部和衔接部的直径相同，衔接部的直径大于固定部的直径；

炉体本体采用圆柱形或者长方体，炉体本体采用金属材质，电极柱裸露的一端呈圆弧球面；

炉门上设置调整装置，调整装置包括弧形接触面和支撑块，弧形接触面设置在支撑块与炉门之间，支撑块或炉门相应位置处设置有与弧形接触面相匹配的结构；弧形接触面采用突出的圆弧面或凹陷的圆弧面；弧形接触面设置在支撑块靠近炉门一侧的中间位置，或设置在炉门靠近支撑块一侧的中间位置；与弧形接触面相匹配的结构采用圆弧面或整体呈圆柱形，圆柱形靠近弧形接触面的一端设置相应圆弧面；

调整装置还包括调节件，调节件连接支撑块和炉门；调节件均匀分布设置在支撑块上，调节支撑块设置调节件所在点与炉门之间的距离；支撑块呈多角形，调节件设置在支撑块的边或角上；支撑块与炉门通过点连接固定，调节件加固支撑块与炉门。

2.根据权利要求1所述的半导体的加工设备，其特征在于：电极柱的衔接部侧面设置辅助固定装置；辅助固定装置固定于炉门远离炉体本体的一侧；辅助固定装置包括固定柱、气缸、伸缩杆和夹持装置；其中固定柱的一端与炉门固定，另一端与气缸固定；气缸靠近电极柱的一端设置伸缩杆，其受气缸控制；伸缩杆另一端固定夹持装置。

3.根据权利要求1所述的半导体的加工设备，其特征在于：连接部覆盖采用陶瓷绝缘套管，衔接部覆盖采用波纹管，固定部覆盖采用铁氟龙套管；电极柱与电极主体之间设置导电连接件采用法兰。

4.根据权利要求1所述的半导体的加工设备，其特征在于：炉体本体外侧设置加强筋。

5.根据权利要求1所述的半导体的加工设备，其特征在于：炉体本体采用耐高温、抗压材料。

6.根据权利要求1所述的半导体的加工设备，其特征在于：调节件采用可伸缩结构，其两端分别与炉门和支撑块连接固定。

7.根据权利要求1所述的半导体的加工设备，其特征在于：调节件采用螺栓结构，支撑块上设置螺纹，调节件一端连接炉门，炉门对应位置处设置活动螺纹；或者支撑块上设置活动螺纹，炉门相应位置上设置螺纹，通过调节件进行连接炉门和支撑块。

8.根据权利要求1所述的半导体的加工设备，其特征在于：炉门上设置热电偶；支撑块的另一侧与升降模块连接，升降模块包括滑轨、气缸和固定件；固定件连接支撑块，气缸连接固定件，固定件设置在滑轨上。

说明书

半导体的加工设备

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体或光伏材料加工领域，更具体的说，它涉及一种半导体的加工设备。

背景技术

[0002] 半导体或光伏材料广泛应用于电子、新能源等行业，半导体和光伏材料通常都需要经过化学处理才能够应用到产品上，CVD技术是其中的一种处理方式，CVD即化学气相沉积，CVD技术目前已经广泛用于半导体或光伏材料加工，常见的加工设备有PECVD、LPCVD、APCVD等，除了CVD之外还有扩散工艺，例如磷扩散、硼扩散等，都可以采用气体扩散的方式来对原材料进行加工，目前行业内已有不少相关的设备，可以针对具体的加工需求来选择相应的设备进行加工，半导体或光伏材料的加工，通常是将片状材料送入炉中在一定温度和压力的条件下进行反应来实现，在对半导体或者光伏材料加工的过程中，通常采用一些装置来装载或移动待加工的、加工中的或者加工后的材料，行业内通常把这种装载或者移动的装置称为舟、石墨舟、小舟或者花篮。

[0003] 目前的设备中存在如下问题：石墨舟通常尺寸较大，采用横向放置一般都能达到2米左右，电场从整个石墨舟尾部传递到前部会产生很大差异，难以获得均匀一致的电场。其中，石墨舟片也将竖直设置，片状材料竖直放置在石墨舟片之间，与石墨舟片贴合。由于片状材料需要竖直放置，会出现片状材料表面与石墨舟片表面贴合不紧的情况，从而导致片状材料导电不良，工艺后的片状材料出现绕镀，片状材料四周会产生黑边，且存在倒片的风险，致使不良品率升高。

[0004] 而且相应现有设备的炉门密封是靠密封板与炉框相接触的方式进行密封，且密封板为卡扣式，即密封板通过卡扣固定在炉门上，在炉门密封不严时，操作人员通过敲打卡扣的方式使密封板前进进行密封，但是，经过长时间使用，密封板与炉框相接触的位置磨损严重，再通过密封板对炉门与炉框进行密封的时候，就会出现密封不严的情况，从而导致炉门冒烟，影响环境卫生，同时还会对企业经济效益和社会效益造成严重的影响。

发明内容

[0005] 本发明克服了现有技术的不足，提供了一种结构简单、电极机构设计合理、且于炉门完美结合实现石墨舟片纵向放置，并能快速调节炉门达到具有良好密封效果的半导体的加工设备。

[0006] 本发明的技术方案如下：

[0007] 半导体的加工设备，包括炉体本体、炉门，炉门上设置电极结构，电极结构包括电极柱、电极主体和绝缘材料，电极柱与电极主体连接，绝缘材料覆盖电极柱侧面；电极柱的一端与电极主体连接；电极柱另一端裸露，扩大接触面积；

[0008] 电极柱包括连接部、衔接部和固定部；连接部覆盖具有绝缘、加固的材料，衔接部覆盖具有绝缘、可拉伸材料，固定部覆盖绝缘材料；电极柱与电极主体之间设置导电连接件；导电连接件的一端设置放置电极柱的安置孔，导电连接件的另一端设置连接电极主体的连接孔；电极柱的连接部和衔接部的直径相同，衔接部的直径大于固定部的直径；

[0009] 炉体本体采用圆柱形或者长方体，炉体本体采用金属材质，电极柱裸露的一端呈圆弧球面；

[0010] 炉门上设置调整装置，调整装置包括弧形接触面和支撑块，弧形接触面设置在支撑块与炉门之间，支撑块或炉门相应位置处设置有与弧形接触面相匹配的结构；弧形接触面采用突出的圆弧面或凹陷的圆弧面；弧形接触面设置在支撑块靠近炉门一侧的中间位置，或设置在炉门靠近支撑块一侧的中间位置；与弧形接触面相匹配的结构采用圆弧面或整体呈圆柱形，圆柱形靠近弧形接触面的一端设置相应圆弧面；

[0011] 调整装置还包括调节件，调节件连接支撑块和炉门；调节件均匀分布设置在支撑块上，调节支撑块设置调节件所在点与炉门之间的距离；支撑块呈多角形，调节件设置在支撑块的边或角上；支撑块与炉门通过点连接固定，调节件加固支撑块与炉门。

[0012] 进一步的，电极柱的衔接部侧面设置辅助固定装置；辅助固定装置固定于炉门远离炉体本体的一侧；辅助固定装置包括固定柱、气缸、伸缩杆和夹持装置；其中固定柱的一端与炉门固定，另一端与气缸固定；气缸靠近电极柱的一端设置伸缩杆，其受气缸控制；伸缩杆另一端固定夹持装置。

[0013] 进一步的，连接部覆盖采用陶瓷绝缘套管，衔接部覆盖采用波纹管，固定部覆盖采用铁氟龙套管；电极柱与电极主体之间设置导电连接件采用法兰。

[0014] 进一步的，炉体本体外侧设置加强筋。

[0015] 进一步的，炉体本体采用耐高温、抗压材料。

[0016] 进一步的，调节件采用可伸缩结构，其两端分别与炉门和支撑块连接固定。

[0017] 进一步的，调节件采用螺栓结构，支撑块上设置螺纹，调节件一端连接炉门，炉门对应位置处设置活动螺纹；或者支撑块上设置活动螺纹，炉门相应位置上设置螺纹，通过调节件进行连接炉门和支撑块。

[0018] 进一步的，炉门上设置热电偶；支撑块的另一侧与升降模块连接，升降模块包括滑轨、气缸和固定件；固定件连接支撑块，气缸连接固定件，固定件设置在滑轨上。

[0019] 本发明的优点在于：

[0020] 本方案结构简单、设计合理、将反应设备的炉体本体采用耐高温、抗压材料，以金属材料为较佳选择，提高本身的抗压属性和使用寿命。金属类导电材料的选择，为避免炉体本体的通电，在电极结构中覆盖绝缘材料，来避免漏电。当炉体采用非圆形设计，或其它材料时，容易出现抗压性差，故加入相应加强筋设计，来提升整体抗压性。

[0021] 电极结构具体采用多种绝缘材料，具有绝缘、加固的陶瓷绝缘套管材料，具有绝缘、可拉伸的波纹管材料，容易套接极具耐高温和绝缘性能的铁氟龙套管材料，实现电极柱中处于炉体本体上不同部位采用不同的绝缘材料，达到尽可能完美绝缘和炉体本体的真空密封效果。

[0022] 连接件的法兰选择，更好的连接了电极柱和电极主体，将炉门因设置电极结构处容易发生漏电的部分，加强保障能达到真空状态的要求。电极柱上设置的辅助固定装置能灵活的调整和控制电极柱。

[0023] 本方案通过设置调整装置来密封炉门，以支撑块基本保持不动，并通过设置弧形接触面实现炉门倾斜角度的控制，达到炉门与炉体结合的良好密封效果。炉门与支撑块之间的弧形接触面上设置连接的螺栓和橡胶圏实现微调，即将炉门微调后用螺栓拧紧固定即可。炉门与支撑块的接触面上采用圆弧面或整体呈圆柱形，圆柱形靠近弧形接触面的一端设置相应圆弧面。即可以是如半个球的圆弧面，也可以是一个圆柱，亦或者是圆柱的一端设置有圆弧面，该端与弧形接触面接触。通过弧形接触面的设计，炉门进行微调后，在弧形接触面上加装各种固定方式，常见的如采用螺栓、活动卡扣等都可。

[0024] 本方案通过设置相应调节件来更快速便捷的进行调整和固定炉门倾斜的控制，确保炉门与炉体之间的完美结合外，还能更容易的达到真空密封的效果要求。以采用可伸缩结构和螺栓结构为主要方式，可伸缩结构的调节件两端分别与炉门和支撑块连接固定，在需要时，通过调整调节件不同的伸缩长度来微调炉门的倾斜角度。调节件采用螺栓结构，支撑块上设置螺纹，调节件一端连接炉门，在炉门对应位置处设置活动螺纹，从而通过采用螺栓的调节件进行旋转，调整支撑块与炉门在调节件该点的距离。

附图说明

[0025] 图1为本发明装上石墨舟的示意图；

[0026] 图2为本发明采用传统圆柱形反应炉设置电极结构的示意图；

[0027] 图3为本发明的一种电极结构爆炸图；

[0028] 图4为本发明图3的剖面图；

[0029] 图5为本发明的另一种电极结构爆炸图；

[0030] 图6为本发明图5的剖面图；

[0031] 图7为本发明的调整装置的结构示意图。

[0032] 图中标识：炉体本体1、炉门2、支撑块2‑2、调节件2‑3、辅助固定装置3‑1、法兰3‑2、密封腔体3‑21、铁氟龙套管3‑3、波纹管3‑4、电极主体3‑5、陶瓷绝缘套管3‑6、电极柱3‑7、气体输入口4、真空接口5。

具体实施方式

[0033] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0034] 实施例：

[0035] 如图1至图6所示，半导体的加工设备，包括炉体本体1、炉门2，炉门2上设置电极结构，电极结构包括电极柱3‑7、电极主体3‑5和绝缘材料。电极柱3‑7与电极主体3‑5连接，绝缘材料覆盖电极柱3‑7侧面。通过对电极柱的绝缘包裹覆盖，使电极柱3‑7只露出两端，在炉门2与石墨舟中的电极结构连接时将更方便，更容易形成均匀的电场，实现等离子体增强化学气相沉积。如图1所示，炉体本体1内将平行放置石墨舟，石墨舟上的硅片也将平行放置。此放置结构比传统竖直放置石墨舟的产能更高，且更容易控制石墨舟的高度，石墨舟尾部传递到前部的电场差异将极小。炉体本体内平行放于石墨舟中的每一层石墨舟板，更容易紧密设置，且不会提高产品的不良率。

[0036] 炉体本体1采用规则形状如圆柱形或者长方体，也可以采用非规则图形如多边形，带内角形状等，只要与石墨舟整体形状相匹配即可。炉体本体1当采用非圆柱形设计情况下，在工艺处理过程中，炉体本体会处于真空状态下，容易产生挤压变形。为防止炉体本体1的变形，并提高使用寿命，可在炉体本体1外侧设置加强筋，以提高整体在使用过程中的抗压能力。炉体本体1采用耐高温、抗压材料，以炉体本体1采用金属材质为较佳选择，如采用SUS310S不锈钢结构，炉体本体1亦可采用如传统的石英材料等。

[0037] 具体的，如图3至图6所示，覆盖电极柱3‑7电极柱包括连接部、衔接部和固定部；连接部覆盖具有绝缘、加固的材料，衔接部覆盖具有绝缘、可拉伸材料，固定部覆盖绝缘材料。具体的连接部覆盖采用陶瓷绝缘套管3‑6，衔接部覆盖采用波纹管3‑4，固定部覆盖采用铁氟龙套管3‑3为佳。自然也可以其他本领域技术人员能想到的，实现该功能的绝缘材料进行替换。以采用最佳材料为例，波纹管3‑4实现电极结构升降动作时的动密封。陶瓷绝缘套管
3‑6更具有保护电极柱3‑7不受炉体本体1内工艺处理气体的腐蚀。铁氟龙套管3‑3达到炉门
2与炉体本体1结合时的真空密封和绝缘效果。从而避免了当采用金属炉体本体1时的通电，确保设备安全和提供良好的加工石墨舟的环境。

[0038] 电极柱3‑7与电极主体3‑5之间设置导电连接件，导电连接件采用法兰3‑2。便于法兰3‑2的连接，电极柱3‑7的连接部和衔接部的直径相同，自然也可以不同。衔接部的直径大于固定部的直径，便于电极柱3‑7的固定。即法兰3‑2连接电极柱3‑7与电极主体3‑5，法兰3‑2一端设置放置电极柱3‑7的安置孔，法兰3‑2另一端设置连接电极主体3‑5的连接孔。以确保电极柱3‑7与电极主体3‑5完好的连接。具体的法兰3‑2包括上部和下部，上部和下部之间设置密封腔体3‑21，避免电极柱3‑7在与电极主体3‑5连接处出现非密封状况，影响对石墨舟处理效果。

[0039] 电极柱3‑7裸露的一端呈圆弧球面，以增加导通面积，自然也可以采用其他的形状，如矩形、菱形等等，只要增加导通面积的方式都可，以此提供更好的与石墨舟连接的基础，提高导通几率。

[0040] 电极柱3‑7的衔接部的侧面设置辅助固定装置3‑1；辅助固定装置3‑1固定于炉门2远离炉体的一侧；辅助固定装置3‑1包括固定柱、气缸、伸缩杆和夹持装置；固定柱的一端与炉门2固定，另一端与气缸固定；气缸靠近电极柱3‑7的一端设置伸缩杆，其受气缸控制；伸缩杆另一端固定夹持装置，达到控制电极结构的移动，扩大适应的石墨舟规格。也可以将电极柱3‑7的连接部与衔接部分离，通过辅助固定装置3‑1的控制，实现控制电极柱3‑7的导电通断。

[0041] 其中炉门2上还设置真空接口5对炉体本体1内部抽真空，通过设置气体输入口4对炉体本体1内部输入工艺气体，此真空接口、气体输入口4在保证炉体本体1内的真空密封状态，即可根据实际需要进行设置，也可如图2气体输入口4设置在炉门2上，真空接口设置在炉体本体1上。

[0042] 如图7所示，炉门2上还设置了调整装置(具体以与图1所示的炉体进行配合为例)，其包括弧形接触面和支撑块2‑2，弧形接触面设置在支撑块2‑2与炉门2之间，支撑块2‑2或炉门2相应位置处设置有与弧形接触面相匹配的结构。通过弧形接触面和相匹配的结构调整支撑块2‑2与炉门2之间形成的夹角，因为支撑块2‑2是基本保持不动的，炉门2的倾斜角度是通过弧形接触面进行调整的，弧形接触面进行调整时，另一侧可不采用圆弧面，但其摩擦力会大大增加，调整难度增加。

[0043] 具体如炉门2上设置凹陷的弧形接触面，支撑块2‑2上设置相应的凸出弧形面，炉门2沿着支撑块2‑2上的凸出弧形面进行微调其倾斜角度。相对的，也可以在支撑块2‑2上设置凹陷的弧形接触面，炉门2上设置相应的凸出弧形面。其中，炉门2与支撑块2‑2之间可以通过各种形式进行微调，如炉门2与支撑块2‑2之间的弧形接触面上设置连接的螺栓和橡胶圏实现微调，即将炉门2微调后用螺栓拧紧固定即可。

[0044] 作为优选，与弧形接触面相匹配的结构采用圆弧面或整体呈圆柱形，圆柱形靠近弧形接触面的一端设置相应圆弧面。即可以是如半个球的圆弧面，也可以是一个圆柱，长方体等规则柱形或不规则柱形都可，只要在炉门2和支撑块2‑2连接的地方设置有圆弧面即可，该端就能与弧形接触面接触，实现良好的调节。通过弧形接触面的设计，炉门2进行微调后，在弧形接触面上加装各种固定方式，常见的如采用螺栓、活动卡扣等。

[0045] 调整装置还包括调节件2‑3，调节件2‑3连接支撑块2‑2和炉门2。若支撑块2‑2与炉门2之间不通过弧形接触面上设置连接件进行连接固定，则可由调节件2‑3进行连接固定。调节件2‑3均匀分布设置在支撑块2‑2上，调节支撑块2‑2设置调节件2‑3所在点与炉门2之间的距离，从而实现炉门2的微调。一般设置四个调节件2‑3在支撑块2‑2的边上。

[0046] 具体的，调节件2‑3可采用可伸缩结构，其两端分别与炉门2和支撑块2‑2连接固定，在需要时，通过调整调节件2‑3不同的伸缩长度来微调炉门2。调节件2‑3也可采用螺栓结构，如支撑块2‑2上设置螺纹，调节件2‑3一端连接炉门2，即在炉门2对应位置处设置活动螺纹，从而通过采用螺栓的调节件2‑3进行旋转，即可调整支撑块2‑2与炉门2在该点的距离。同样的也可以进行反向设置，如支撑块2‑2上设置活动螺纹，炉门2相应位置上设置螺纹，通过采用螺栓的调节件2‑3进行旋转调整炉门2和支撑块2‑2的距离，实现微调炉门2。

[0047] 炉门2上还可以设置热电偶，支撑块2‑2的另一侧与升降模块连接，实现炉门21的升降控制。升降模块包括滑轨、气缸和固定件。固定件连接支撑块2‑2，气缸连接固定件，固定件设置在滑轨上。

[0048] 综上，炉体本体1和炉门2一般均采用SUS310S不锈钢结构，以加强抗压能力。其中炉门2可通过连接炉门2上的升降模组来实现炉门2的自动打开和闭合。炉门2上设置的电极柱3‑7未避免导通整个炉体本体1，而设置绝缘材料，确保电极柱3‑7两端进行电源的连接，有效控制电场从石墨舟的两侧电极同时引入，使石墨舟内产生的电场均匀，硅片的膜厚均匀性好，实现对产品质量的稳定控制。通过炉门2上设置辅助固定装置3‑1实现炉门2上电极结构的控制，通过电极结构接通电源，以形成电场，实现对石墨舟上产品质量的稳定控制。通过炉门2上设置调整装置以支撑块2‑2基本保持不动，并通过设置弧形接触面实现炉门2倾斜角度的控制，以调节件2‑3调整固定支撑块2‑2与炉门2在调节件2‑3该点的距离，达到炉门2与炉体结合的良好密封效果。

[0049] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。