定位装置及扩散炉的制作方法

1.本技术涉及半导体技术领域，尤其涉及一种定位装置及扩散炉。


背景技术：

2.在扩散炉工作之前，通常要对碳硅桨的位置进行调整，以保证碳硅桨在移动过程中不会与炉管发生碰撞导致硅片破碎，但是在碳硅桨空载状态下已经调整好的位置，往往会由于在上料后，碳硅桨前段承受托举晶圆的受力而下降，这就导致了在碳硅桨空载前调整的位置与上料后的位置出现了位置误差，增加了碳硅桨碰撞炉管的几率。
3.如何解决在碳硅桨上料前后，纠正碳硅桨的位置误差，成为本领域亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.本技术的目的是提供一种定位装置及扩散炉，能够纠正碳硅桨上料前后的位置误差。
5.本技术公开了一种定位装置，用于运送石英舟，所述定位装置包括碳硅桨、调节机构和底座，所述调节机构安装在所述底座上；所述碳硅桨的一端与所述调节机构连接，所述石英舟安装在所述碳硅桨上；所述调节机构包括固定支架、角度调节装置、角度传感器、计算模块、以及控制装置；所述固定支架通过所述角度调节装置与所述底座可转动连接，所述碳硅桨的一端与所述固定支架水平连接，所述控制装置设置在所述底座上，且与所述角度调节装置连接；所述角度传感器、所述计算模块均设置在所述固定支架上，所述角度传感器与所述计算模块连接，所述计算模块与所述控制装置连接；其中，所述角度传感器用于记录所述石英舟空载时所述碳硅桨的角度，和所述石英舟装载硅片后所述碳硅桨的角度；所述计算模块用于计算所述石英舟空载时和装载硅片后所述碳硅桨的角度差值，并将信号传输给所述控制装置；所述控制装置控制所述角度调节装置，将所述固定支架抬升一预设角度，且所述预设角度等于所述角度差值。
6.可选的，所述角度调节装置包括调节板，所述控制装置包括伺服电机，所述调节板设置在所述固定支架与所述底座之间，且与所述固定支架固定连接，所述调节板的一端与所述底座通过转轴连接；所述伺服电机与所述转轴连接，所述伺服电机带动所述转轴，将所述调节板抬升至所述预设角度。
7.可选的，所述控制装置包括气缸，所述角度调节装置包括气压伸缩柱，所述气压伸缩柱的一端与所述气缸连接，另一端与所述固定支架连接，所述气缸带动所述气压伸缩柱运动，将所述固定支架抬升至所述预设角度。
8.可选的，所述固定支架包括多个固定螺钉和支架，多个所述固定螺钉设置在所述支架上，且多个所述固定螺钉与所述碳硅桨的端部抵紧，将所述碳硅桨固定在所述支架上。
9.可选的，所述碳硅桨靠近所述固定支架的一端套设有保护套，多个所述固定螺钉与所述保护套抵紧。
10.可选的，所述调节机构还包括横向调节件，所述横向调节件的一端与所述底座固定连接，另一端与所述固定支架连接；所述横向调节件平行于所述底座，用于调节所述固定支架水平方向的位置。
11.可选的，所述调节结构还包括纵向调节件，所述纵向调节件一端与所述底座连接，另一端与所述固定支架连接；所述纵向调节件垂直于所述底座，用于调节所述固定支架竖直方向的位置。
12.本技术还公开了一种扩散炉，包括炉管，所述扩散炉还包括上述的所述定位装置，所述定位装置与所述炉管连接。
13.可选的，所述扩散炉还包括标尺，用于检测所述碳硅桨的位置；所述标尺包括发射部件和接收部件，所述发射部件设置在所述碳硅桨靠近所述调节机构的一侧，所述接收部件对应所述发射部件的位置设置在所述炉管上。
14.可选的，所述标尺为激光标尺，所述发射部件和所述接收部件均为拱形，且所述发射部件和所述接收部件的外缘均为圆弧形，所述发射部件和所述接收部件的内缘均为方形；其中，所述发射部件上设置有电源、充电接口、横向刻度参照、水平泡标正以及十字激光头，所述电源与所述充电接口电连接，所述横向刻度参照和所述水平泡标正连接，所述十字激光头与所述电源电连接。
15.本技术通过先利用角度传感器记录下空载状态下碳硅桨的角度，以空载状态下碳硅桨的角度为初始角度，然后在石英舟装载硅片后，通过角度传感器记录安装硅片后碳硅桨的角度，通过前后两次记录的角度，计算模块计算出角度差值，通过计算模块输出信号给控制装置，再通过控制装置带动角度调节装置将固定支架按照角度差值进行抬升，实现对碳硅桨空载时和上料后角度的补差调节，纠正碳了硅桨上料前后的位置误差，可以有效避免碳硅桨或石英舟在运行过程中发生碰撞。
附图说明
16.所包括的附图用来提供对本技术实施例的进一步地理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本技术的实施方式，并与文字描述一起来阐释本技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
17.图1为本技术定位装置的一实施例的示意图；
18.图2为本技术调节机构的第一实施例的示意图；
19.图3为本技术调节机构的第二实施例的示意图；
20.图4为本技术扩散炉的一实施例的示意图。
21.其中，10、扩散炉；100、定位装置；200、炉管；300、标尺；310、发射部件；320、接收部件；400、石英舟；110、碳硅桨；111、保护套；120、调节机构；121、固定支架；122、固定螺钉；123、支架本体；124、角度调节装置；125、调节板；126、气压伸缩柱；127、角度传感器；128、计算模块；129、控制装置；130、伺服电机；131、转轴；132、气缸；133、横向调节件；134、纵向调节件；140、底座。
具体实施方式
22.需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本技术可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。
23.在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
24.另外，“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语，是基于附图所示的方位或相对位置关系描述的，仅是为了便于描述本技术的简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
25.此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
26.下面参考附图和可选的实施例对本技术作详细说明。
27.图1为本技术定位装置的一实施例的示意图，图2为本技术调节机构的第一实施例的示意图，如图1和图2所示，本技术公开了一种定位装置100，用于运送石英舟400，定位装置100包括碳硅桨110、调节机构120和底座140，调节机构120安装在底座140上；碳硅桨110的一端与调节机构120连接，石英舟400安装在碳硅桨110上；调节机构120包括固定支架121、角度调节装置124、角度传感器127、计算模块128、以及控制装置129；固定支架121通过角度调节装置124与底座140可转动连接，碳硅桨110的一端与固定支架121水平连接，控制装置129设置在底座140上，且与角度调节装置124连接；角度传感器127、计算模块128均设置在固定支架121上，角度传感器127与计算模块128连接，计算模块128与控制装置129连接；其中，角度传感器127用于记录石英舟400空载时碳硅桨110的角度，和石英舟400装载硅片后碳硅桨110的角度；计算模块128用于计算石英舟400空载时和装载硅片后碳硅桨110的角度差值，并将信号传输给控制装置129；控制装置129控制角度调节装置124，将固定支架121抬升一预设角度，且预设角度等于角度差值。
28.本技术通过先利用角度传感器127记录下空载状态下碳硅桨110的角度，以空载状态下碳硅桨110的角度为初始角度，然后在石英舟400装载硅片后，通过角度传感器127记录安装硅片后碳硅桨110的角度，通过前后两次记录的角度，计算模块128计算出角度差值，通过计算模块128输出信号给控制装置129，再通过控制装置129带动角度调节装置124将固定支架121按照角度差值进行抬升，实现对碳硅桨110空载时和上料后角度的补差调节，纠正碳了硅桨上料前后的位置误差，可以有效避免碳硅桨110或石英舟400在运行过程中发生碰撞。
29.具体的，如图2所示，角度调节装置124包括调节板125，控制装置129包括伺服电机130，调节板125设置在固定支架121与底座140之间，且与固定支架121固定连接，调节板125
的一端与底座140通过转轴131连接；伺服电机130与转轴131连接，伺服电机130带动转轴131，将调节板125抬升至预设角度。
30.在实际运行过程中，首先通过角度传感器127记录石英舟400空载状态下，碳硅桨110的角度以及石英舟400在装载硅片状态下碳硅桨110的角度，然后通过计算模块128计算出前后两个状态下碳硅桨110的角度差值，再将信号传输至伺服电机130，伺服电机130根据信号对转轴131提供一定的扭力，使得转轴131带动调节板125进行抬升，由于调节板125与固定支架121是固定在一起的，因此同时也将固定支架121抬升一预设角度；这样在进行加热时，将石英舟400重新装载硅片后，碳硅桨110的位置由于承受压力而改变，改变后的碳硅桨110的位置刚好恢复到预先设定好的初始位置，使得碳硅桨110在运送石英舟400的过程中，在预先设定好的位置进行移动，不会与炉管200发生碰撞，避免了石英舟400内的硅片损坏，同时延长了碳硅桨110的使用寿命。
31.由于硅片属于带加热产品，为了保证产品质量和节约成本的考虑，在进行碳硅桨110角度调整时，可以采用配重块来替代硅片，来模拟石英舟400装载后的状态，具体操作如下：
32.先利用标尺300在碳硅桨110空载状态下，调试好碳硅桨110的位置，然后通过角度传感器127记录下空载状态下碳硅桨110的角度，以空载状态下碳硅桨110的角度为初始角度，然后根据预定要上料的硅片重量，采用相同重量的配重，将配重安装到碳硅桨110上，此时通过角度传感器127记录安装配重后碳硅桨110的角度，通过前后两次记录的角度，计算出角度差值，然后将配重从碳硅桨110上取下来，通过计算输出信号给碳硅桨110俯仰角度调节的伺服电机130，通过伺服电机130将碳硅桨110按照角度差值进行抬升，实现对碳硅桨110空载时和上料后角度的补差调节。
33.此外，在每一次加热后，都需要取下碳硅桨110，对碳硅桨110进行保养，使碳硅桨110能够投入下一次正常的使用，而在准备下一次使用之前，首先需要将碳硅桨110的末端重新固定于固定支架121上，而重新固定到固定支架121上的碳硅桨110的位置可能就会和固定支架121之间不在一条水平线上，为了减小碳硅桨110角度调整的误差，因此就需要对碳硅桨110的位置相对于固定支架121进行调节，具体如下：
34.进一步的，如图2所示，调节机构120还包括横向调节件133，横向调节件133的一端与底座140固定连接，另一端与固定支架121连接；横向调节件133平行于底座140，用于调节固定支架121水平方向的位置。当碳硅桨110的位置在x轴方向出现偏差时，可以通过调节横向调节件133，使得碳硅桨110的x轴方向上进行校正。
35.调节结构还包括纵向调节件134，纵向调节件134一端与底座140连接，另一端与固定支架121连接；纵向调节件134垂直于底座140，用于调节固定支架121竖直方向的位置。当碳硅桨110的位置在y轴方向上出现偏差时，可以通过调节纵向调节件134，使得碳硅桨110的y轴方向上进行校正。
36.通过横向和纵向两个方向可以分别对碳硅桨110相对于固定支架121的位置进行校正，方便快捷，避免了碳硅桨110在后续调整位置时出现较大偏差，进一步降低了碳硅桨110碰撞炉管200的风险。
37.此外，固定支架121包括多个固定螺钉122和支架本体123，多个固定螺钉122设置在支架本体123上，且多个固定螺钉122与碳硅桨110的端部抵接，将碳硅桨110固定在支架
本体123上。
38.本实施例中的固定支架121是利用多个固定螺钉122与碳硅桨110之间实现限位以及固定的，在支架本体123上设置有多个用于安装固定螺钉122的固定螺孔，多个固定螺钉122穿过固定螺孔固定在支架本体123上。当需要将碳硅桨110安装到固定支架121上时，只需要将碳硅桨110的端部插入到固定支架121中，从固定支架121的一侧旋转多个固定螺钉122，多个固定螺钉122在螺旋行进的过程中与碳硅桨110的端部抵紧，使碳硅桨110紧靠在支架本体123的另一侧上，与支架本体123形成固定。当需要将碳硅桨110从支架本体123上拆卸下来时，只需要将固定螺钉122退出来即可，这样安装和拆卸碳硅桨110都十分简单方便。
39.进一步的，如图1所示，碳硅桨110靠近固定支架121的一端套设有保护套111，多个固定螺钉122与保护套111抵紧。由于多个固定螺钉122是直接与碳硅桨110进行抵紧，将碳硅桨110固定在支架本体123上，这就需要固定螺钉122对碳硅桨110有足够的压力，为了避免固定螺钉122挤压碳硅桨110时，对碳硅桨110造成损坏，因此在碳硅桨110与固定支架121固定的一端设置保护套111，使固定螺钉122直接与保护套111进行接触，而不与碳硅桨110之间直接接触，保护套111具备一定的缓冲作用，能够缓解固定螺钉122的挤压力，同时还能使固定螺钉122将碳硅桨110很好的固定在支架本体123上。
40.图3为本技术调节机构的第二实施例的示意图，如图3所示，图3所示实施例是基于图2的改进，控制装置129包括气缸132，角度调节装置124包括气压伸缩柱126，气压伸缩柱126的一端与气缸132连接，另一端与固定支架121连接，气缸132带动气压伸缩柱126运动，将固定支架121抬升至预设角度。
41.与上一个实施例不同的是，本实施例中，控制装置129为气缸132，角度调节装置124为与气缸132配合的气压伸缩柱126，气压伸缩柱126通过气缸132的控制进行伸缩，通过气压伸缩柱126的伸缩带动固定支架121进行角度调整。在实际运行过程中，首先通过角度传感器127记录石英舟400空载状态下，碳硅桨110的角度以及石英舟400在装载硅片状态下碳硅桨110的角度，然后通过计算模块128计算出前后两个状态下碳硅桨110的角度差值，再将信号传输至气缸132，气缸132根据信号对气压伸缩柱126提供一定量的气压，使得气压伸缩柱126带动固定支架121抬升一预设角度；这样在进行加热时，将石英舟400重新装载硅片后，碳硅桨110的位置由于承受压力而改变，改变后的碳硅桨110的位置刚好恢复到预先设定好的初始位置，使得碳硅桨110在运送石英舟400的过程中，在预先设定好的位置进行移动，不会与炉管200发生碰撞，避免了石英舟400内的硅片损坏，同时延长了碳硅桨110的使用寿命。
42.图4为本技术扩散炉的一实施例的示意图，如图4所示，本技术还公开了一种扩散炉10，包括炉管200，扩散炉10还包括上述的定位装置100，定位装置100与炉管200连接。
43.扩散炉10是用于半导体扩散(掺杂)工艺的一种专用设备，其原理是在高温环境下，通过分子的热运动，让磷(p)、铝(al)、镓(ga)、硼(b)等杂质元素进入纯净的硅片内部，形成pn结。扩散的过程是在扩散炉10的炉管200内进行的，在进行扩散之前，需要将被扩散的硅片安装到石英舟400内，通过定位装置100放入炉管200内。其具体过程为：首先将硅片放入石英舟400内，然后将石英舟400放在定位装置100上，通过定位装置100将石英舟400送入炉管200内并平稳的放置，从而进行扩散。待扩散工序完成后，再用定位装置100将石英舟
400取出。
44.为了避免在定位装置100的碳硅桨110运行过程中与炉管200之间发生碰撞，以及在空载状态下对碳硅桨110进行反复的位置调整，本技术在碳硅桨110上还设置了标尺300，具体如下：
45.如图4所示，扩散炉10还包括标尺300，用于检测碳硅桨110的位置；标尺300包括发射部件310和接收部件320，发射部件310设置在碳硅桨110靠近调节机构120的一侧，接收部件320对应发射部件310的位置设置在炉管200上。通过发射部件310发出标线信号，再通过接收部件320接收标线信号，形成对碳硅桨110进行位置调整的标线，使得碳硅桨110可以根据标线作为参照进行位置调整，避免碳硅桨110的位置出现偏差。
46.进一步的，标尺300为激光标尺，发射部件310和接收部件320均为拱形，且发射部件310和接收部件320的外缘均为圆弧形，发射部件310和接收部件320的内缘均为方形；其中，发射部件310上设置有电源、充电接口、横向刻度参照、水平泡标正以及十字激光头，电源与充电接口电连接，横向刻度参照和水平泡标正连接，十字激光头与电源电连接。
47.在实际操作过程中，先将标尺300的发射部件310套于碳硅桨110靠近推拉舟的一侧，然后对应发射部件310的位置将接收部件320安装在炉管200上，这样使得发射部件310射出的信号能够被接收部件320接收到形成标线；配合使用发射部件310前后刻度线和顶端的水平泡标正，调节发射部件310相对于碳硅桨110的角度，使发射部件310相对于碳硅浆保持水平。再参照发射部件310的十字激光头射出的竖直方向的激光线，发射部件310相对于碳硅桨110的前进方向的角度，使发射部件310相对于碳硅桨110的前进方向保持竖直。
48.上述操作可以使发射部件310上的十字激光头射出的十字标线与碳硅桨110平行且位于碳硅桨110中心位置，这样通过发射部件310射出的激光标线的延伸方向代替碳硅桨110前行的方向；即激光标线相对于炉管200进行标正，那么碳硅桨110也会按照对应轨迹进入炉管200内。通过使发射部件310射出的激光与碳硅桨110平行且位于碳硅桨110中心位置，能够延长碳硅桨110的长度，模拟碳硅桨110伸入炉管200时的角度和位置，减少人眼目测校准的误差和多次反复移动碳硅桨110，能够提高校准的准确性和效率。
49.此外，还可以根据实际情况调节发射部件310相对于碳硅桨110的俯仰角度使激光标线竖直线与炉管200末端中心线重合；炉管200两侧到光标中心位置距离相等。根据以上两点，不断调整改变碳硅桨110位置达到要求。最终得到四点一线，完成位置调整。
50.需要说明的是,本技术的发明构思可以形成非常多的实施例，但是申请文件的篇幅有限，无法一一列出，因而，在不相冲突的前提下,以上描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例，各实施例或技术特征组合之后，将会增强原有的技术效果。
51.以上内容是结合具体地可选实施方式对本技术所作的进一步详细说明，不能认定本技术的具体实施只局限于这些说明。对于本技术所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本技术的保护范围。