一种带有弹性支撑悬臂的硅舟及加工方法与流程

本发明涉及半导体加工，具体是一种带有弹性支撑悬臂的硅舟及加工方法。

背景技术：

1、半导体晶圆承载设备中，传统刚性悬臂支撑结构多为固定尺寸，存在接触应力集中、易磨损、无法适配晶圆公差的问题。刚性支撑的面接触易产生颗粒污染，且无应力释放结构，长期使用易出现疲劳断裂；部分带弹性的结构为分体式装配，易引入装配误差，难以满足高精度晶圆加工的洁净度与稳定性要求，亟需一种兼具弹性补偿、低接触应力与高可靠性的一体成型支撑结构。

技术实现思路

1、解决的技术问题

2、本发明的目的就是为了弥补现有技术的不足，提供了一种带有弹性支撑悬臂的硅舟及加工方法。

3、技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带有弹性支撑悬臂的硅舟，包括：竖直支撑件、水平悬臂件；所述水平悬臂件固定设置于所述竖直支撑件上，所述水平悬臂件与竖直支撑件的连接处设有减薄形成的柔性微铰链，所述水平悬臂件的自由端设有一体成型的球冠状凸起，所述水平悬臂件通过所述柔性微铰链实现弹性偏转，所述球冠状凸起用于支撑待承载件。

5、优选的，所述柔性微铰链为对称圆弧切口减薄形成的沙漏状最小截面区域，用于提供弹性弯曲中心并释放应力集中。

6、优选的，所述水平悬臂件为悬臂梁状结构，所述球冠状凸起与水平悬臂件的上表面平滑过渡，形成弧形隆起结构。

7、优选的，所述水平悬臂件在未承载状态下，自由端高于理论水平支撑面，预置弹性量为0.02–0.05mm；承载待承载件后向下弹性弯曲，挠度为0.002–0.015mm，实现自动找平。

8、优选的，所述球冠状凸起表面涂覆有0.5–2μm厚的纳米sic薄膜层。

9、优选的，所述竖直支撑件与水平悬臂件的主体材料为纯度不低于99.999%的高纯度多晶硅；所述柔性微铰链区域采用单晶硅材料。

10、优选的，所述柔性微铰链的最薄处厚度为0.10–0.20mm，所述水平悬臂件的主体厚度为0.3–0.8mm。

11、优选的，所述竖直支撑件上开设有安装槽，所述水平悬臂件通过安装槽嵌入所述竖直支撑件，并通过高温硅基粘接剂粘接固定或扩散键合固定。

12、优选的，所述水平悬臂件为双悬臂结构，整体呈u形，包括根部支撑部与中部u形悬臂部，所述球冠状凸起设置于所述u形悬臂部的自由端。

13、本发明还提出一种带有弹性支撑悬臂的硅舟的加工方法，包括以下步骤：

14、（1）选取高纯多晶硅材料加工竖直支撑件与水平悬臂件的一体毛坯；

15、（2）通过切割工艺加工所述水平悬臂件的主体轮廓；

16、（3）对所述水平悬臂件与竖直支撑件的连接处局部减薄，形成所述柔性微铰链；

17、（4）在所述水平悬臂件的自由端加工并抛光形成所述球冠状凸起；

18、（5）对加工后的结构进行表面清洗与涂覆处理。

19、有益效果：

20、与现有技术相比，该一种用于晶圆气相沉积的硅舟具备如下有益效果：

21、本发明通过微铰链的弹性变形实现自动找平，避免刚性接触导致的待承载件损伤；球冠状凸起降低接触面积，减少污染与磨损；微铰链释放应力，提升结构疲劳寿命，一体成型结构简化装配，大幅提升支撑精度与可靠性。

22、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。

1.一种带有弹性支撑悬臂的硅舟，其特征在于，包括：竖直支撑件、水平悬臂件；所述水平悬臂件固定设置于所述竖直支撑件上，所述水平悬臂件与竖直支撑件的连接处设有减薄形成的柔性微铰链，所述水平悬臂件的自由端设有一体成型的球冠状凸起，所述水平悬臂件通过所述柔性微铰链实现弹性偏转，所述球冠状凸起用于支撑待承载件。

2.根据权利要求1所述的带有弹性支撑悬臂的硅舟，其特征在于，所述柔性微铰链为对称圆弧切口减薄形成的沙漏状最小截面区域，用于提供弹性弯曲中心并释放应力集中。

3.根据权利要求1所述的带有弹性支撑悬臂的硅舟，其特征在于，所述水平悬臂件为悬臂梁状结构，所述球冠状凸起与水平悬臂件的上表面平滑过渡，形成弧形隆起结构。

4.根据权利要求1所述的带有弹性支撑悬臂的硅舟，其特征在于，所述水平悬臂件在未承载状态下，自由端高于理论水平支撑面，预置弹性量为0.02–0.05mm；承载待承载件后向下弹性弯曲，挠度为0.002–0.015mm，实现自动找平。

5.根据权利要求1所述的带有弹性支撑悬臂的硅舟，其特征在于，所述球冠状凸起表面涂覆有0.5–2μm厚的纳米sic薄膜层。

6.根据权利要求1所述的带有弹性支撑悬臂的硅舟，其特征在于，所述竖直支撑件与水平悬臂件的主体材料为纯度不低于99.999%的高纯度多晶硅；所述柔性微铰链区域采用单晶硅材料。

7.根据权利要求2所述的带有弹性支撑悬臂的硅舟，其特征在于，所述柔性微铰链的最薄处厚度为0.10–0.20mm，所述水平悬臂件的主体厚度为0.3–0.8mm。

8.根据权利要求1所述的带有弹性支撑悬臂的硅舟，其特征在于，所述竖直支撑件上开设有安装槽，所述水平悬臂件通过安装槽嵌入所述竖直支撑件，并通过高温硅基粘接剂粘接固定或扩散键合固定。

9.根据权利要求1所述的带有弹性支撑悬臂的硅舟，其特征在于，所述水平悬臂件为双悬臂结构，整体呈u形，包括根部支撑部与中部u形悬臂部，所述球冠状凸起设置于所述u形悬臂部的自由端。

10.根据权利要求1所述的带有弹性支撑悬臂的硅舟的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：