扩散设备的制作方法

1.本技术涉及半导体设备技术领域，尤其涉及一种扩散设备。


背景技术：

2.在扩散设备工作之前，通常要对碳化硅桨的位置进行调整，以保证碳化硅桨在移动过程中不会与炉管发生碰撞导致硅片破碎，但是在碳化硅桨空载状态下已经调整好的位置，往往会由于在装载晶圆后，碳化硅桨前段承受托举晶圆的受力而下降，如果碳化硅桨承载的待加工产品数量过多，还会导致碳化硅桨过度弯曲，并且在碳化硅桨逐步朝向炉管内移动的过程中，弯曲的幅度会越来越大，这就导致了碳化硅桨在到达炉管内时，相较于碳化硅桨空载前调整的位置出现了明显的位置误差，增加了碳化硅桨碰撞炉管以及炉壁的几率。
3.如何解决在碳化硅桨装载晶圆后出现过度弯曲导致的位置误差，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扩散设备，能够改善由碳化硅桨装载晶圆后出现过度弯曲导致的位置误差。
5.本技术公开了一种扩散设备，包括碳化硅桨、炉管、固定支架和底座，所述底座的一端与所述炉管连接，所述固定支架活动连接在所述底座远离所述炉管的一端，且所述固定支架可相对于所述底座朝所述炉管的方向移动；所述碳化硅桨的一端与所述固定支架连接，另一端朝向所述炉管的炉口；所述扩散设备还包括抬升装置，所述抬升装置设置在所述底座靠近所述炉管的位置，且位于所述碳化硅桨的正下方，所述碳化硅桨上设置有角度传感器和计算模块；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抬升装置连接；其中，以平行于所述底座的面为水平面，所述角度传感器用于记录所述碳化硅桨空载状态下与所述水平面之间的角度，以及所述碳化硅桨装载状态下与所述水平面之间的角度；所述计算模块用于计算所述碳化硅桨空载状态下和装载状态下的角度差值，并将信号传输给所述抬升装置；所述抬升装置将所述碳化硅桨抬升一预设角度，且所述预设角度等于所述角度差值。
6.可选的，所述抬升装置包括电子液压器，所述电子液压器的液压杆对应设置在所述碳化硅桨的正下方，且所述液压杆与所述碳化硅桨的底面抵接，所述液压杆用于抬升所述碳化硅桨。
7.可选的，所述电子液压器有多个，多个所述电子液压器沿所述碳化硅桨的延伸方向排布，且多个所述电子液压器对应的所述液压杆具有一最大抬升高度，所述最大抬升高度沿所述固定支架一侧向所述炉管的一侧逐渐升高。
8.可选的，所述液压杆包括支撑托盘，所述支撑托盘设置在所述液压杆靠近所述碳化硅桨的一端，所述支撑托盘与所述碳化硅桨的底面抵接，所述支撑托盘与所述碳化硅桨
的接触面的面积大于所述液压杆与所述碳化硅桨的接触面的面积。
9.可选的，所述支撑托盘的形状与所述碳化硅桨底面的形状配合。
10.可选的，所述支撑托盘包括支撑部、第一定位部和第二定位部，所述第一定位部和所述第二定位部分别连接于所述支撑部的边缘，且所述第一定位部与所述第二定位部的位置对应，所述支撑部的宽度大于等于所述碳化硅桨的宽度，所述碳化硅桨设置在所述第一定位部和所述第二定位部之间。
11.可选的，所述支撑托盘靠近所述碳化硅桨的一侧为平面，且所述支撑托盘的所述平面垂直于所述液压杆。
12.可选的，所述电子液压器还包括第一电子液压器，所述第一电子液压器对应所述碳化硅桨的中部的位置设置。
13.可选的，所述电子液压器还包括第二电子液压器和第三电子液压器，所述第二电子液压器和所述第三电子液压器间隔设置，所述第二电子液压器中的液压杆与所述第三电子液压器中的液压杆升降高度相同，所述支撑托盘同时连接于所述第二电子液压器中的液压杆与所述第三电子液压器中的液压杆朝向所述碳化硅桨的一端。
14.可选的，所述扩散设备还包括激光标尺，用于检测所述碳化硅桨的位置；所述激光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化硅桨靠近所述固定支架的一侧，所述接收部件设置在所述炉管上，且所述发射部件与所述接收部件相对应。
15.本技术通过在底座靠近炉管的位置设置抬升装置，并且抬升装置位于碳化硅桨的正下方，在实际扩散设备的工作过程中，先利用角度传感器记录下空载状态下碳化硅桨的角度，以空载状态下碳化硅桨的角度为初始角度，然后通过角度传感器记录碳化硅桨装载待加工产品后的角度，通过前后两次记录的角度利用计算模块计算出角度差值，通过计算模块输出信号给抬升装置，抬升装置按照角度差值从碳化硅桨的下方正对碳化硅桨的位置进行抬升，将碳化硅桨由于载重以后出现的由于重力原因导致的向下弯曲的位置通过抬升装置进行抬升以后恢复到原位置，实现对碳化硅桨空载时和装载晶圆后角度的补差调节，改善由碳化硅桨装载晶圆后出现过度弯曲导致的位置误差，可以有效避免碳化硅桨在运行过程中与炉管发生碰撞。
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为本技术扩散设备的第一实施例的示意图；
18.图2为本技术扩散设备的第二实施例的示意图；
19.图3为本技术扩散设备的第三实施例的示意图；
20.图4为本技术扩散设备的第四实施例的示意图；
21.图5为本技术扩散设备的第五实施例中支撑托盘的示意图；
22.图6为本技术扩散设备的第六实施例的示意图；
23.图7为本技术扩散设备的第七实施例的示意图。
24.其中，10、扩散设备；100、碳化硅桨；110、角度传感器；120、计算模块；200、炉管；300、固定支架；400、底座；500、抬升装置；510、电子液压器；511、液压杆；512、支撑托盘；513、支撑部；514、第一定位部；515、第二定位部；520、第一电子液压器；530、第二电子液压器；540、第三电子液压器；600、激光标尺；610、接收部件；620、发射部件。
具体实施方式
25.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。
26.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。
27.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。
28.下面参考附图和可选的实施例对本技术作详细说明。
29.图1为本技术扩散设备的第一实施例的示意图，如图1所示，本技术公开了一种扩散设备10，包括碳化硅桨100、炉管200、固定支架300和底座400，底座400的一端与炉管200连接，固定支架300活动连接在底座400远离炉管200的一端，且固定支架300可相对于底座400朝炉管200的方向移动；碳化硅桨100的一端与固定支架300连接，另一端朝向炉管200的炉口；扩散设备10还包括抬升装置500，抬升装置500设置在底座400靠近炉管200的位置，且位于碳化硅桨100的正下方，碳化硅桨100上设置有角度传感器110和计算模块120；角度传感器110与计算模块120连接，计算模块120与抬升装置500连接；其中，以平行于底座400的面为水平面，角度传感器110用于记录碳化硅桨100空载状态下与水平面之间的角度，以及碳化硅桨100装载状态下与水平面之间的角度；计算模块120用于计算碳化硅桨100空载状态下和装载状态下的角度差值，并将信号传输给抬升装置500；抬升装置500将碳化硅桨100抬升一预设角度，且预设角度等于角度差值。
30.在扩散设备10开始工作之前，一般会将待加工硅片先装载到专门用于承载硅片的石英舟上，再将石英舟装载到碳化硅桨100上(碳化硅桨100在未装载石英舟的状态下为空载状态)，然后再利用碳化硅桨100将石英舟运送到扩散设备10的炉管200中进行加热，而当碳化硅桨100装载石英舟以后即为装载状态，由于石英舟内的待加工硅片数量过多导致碳化硅桨100承受过度的重量出现弯曲的情况，而过度弯曲的部分主要集中在碳化硅桨100靠近炉管200的一端，因此本技术通过在底座400靠近炉管200的位置设置抬升装置500，并且抬升装置500位于碳化硅桨100的正下方，在实际扩散设备10的工作过程中，先利用角度传感器110记录下空载状态下碳化硅桨100的角度，以空载状态下碳化硅桨100的角度为初始角度，然后通过角度传感器110记录碳化硅桨100装载代加工硅片后的角度，通过前后两次
记录的角度利用计算模块120计算出角度差值，通过计算模块120输出信号给抬升装置500，抬升装置500按照角度差值从碳化硅桨100的下方正对碳化硅桨100的位置进行抬升，将碳化硅桨100由于载重以后出现的由于重力原因导致的向下弯曲的位置通过抬升装置500进行抬升以后恢复到原位置，实现对碳化硅桨100空载时和装载晶圆后角度的补差调节，改善由碳化硅桨100装载晶圆后出现过度弯曲导致的位置误差，可以有效避免碳化硅桨100在运行过程中与炉管200发生碰撞。
31.进一步的，抬升装置500包括电子液压器510，电子液压器510的液压杆511对应设置在碳化硅桨100的正下方，液压杆511与碳化硅桨100的底面抵接(底面为碳化硅桨100靠近底座400的一面)，液压杆511用于抬升碳化硅桨100。
32.在碳化硅桨100的运行过程中，首先通过角度传感器110记录碳化硅桨100在空载状态下的角度，以及碳化硅桨100在装载硅片状态下的角度，然后通过计算模块120计算出前后两个状态下碳化硅桨100的角度差值，再将信号传输至电子液压器510，电子液压器510根据信号对液压杆511提供一定量的液压，使得液压杆511逐渐抬升并抵接到产生过度弯曲的碳化硅桨100的底面，并在继续抬升的过程中将碳化硅桨100过度弯曲的部分抬升一预设角度；这样在扩散设备10工作时，电子液压器510将碳化硅桨100载重以后出现的向下弯曲的部分通过抬升装置500进行抬升以后恢复到原位置，实现对碳化硅桨100空载时和装载晶圆后角度的补差调节，改善由碳化硅桨100装载晶圆后出现过度弯曲导致的位置误差，可以有效避免碳化硅桨100在运行过程中与炉管200发生碰撞，避免了石英舟内的硅片损坏，同时延长了扩散设备10的使用寿命。
33.图2为本技术扩散设备的第二实施例的示意图，如2图所示，电子液压器510还包括第一电子液压器520，第一电子液压器520对应碳化硅桨100的中部的位置设置。
34.由于碳化硅桨100装载晶圆后承载受力的面积比较大，即整个碳化硅桨100靠近炉管200的前半部分都可能受到待加工硅片重量的影响，为了防止在对碳化硅桨100过度弯曲的部分进行抬升的过程中，碳化硅桨100被抬升部分与碳化硅桨100被夹持端之间的部分发生形变，导致碳化硅桨100局部变形，本实施例在底座400上对应碳化硅桨100中部的位置上还设置了第一电子液压器520。
35.当碳化硅桨100由于承载过重而在靠近炉管200的端部发生弯曲时，通过设置在靠近炉管200位置的电子液压器510利用液压杆511对碳化硅桨100主要发生弯曲的部分进行抬升，同时，通过第一电子液压器520的液压杆511在抬升的过程中，抵接到碳化硅桨100的中部，形成对碳化硅桨100中部的支撑，防止由于在碳化硅桨100靠近端部的位置进行抬升时，由于碳化硅桨100在恢复形变的过程中，受到来自承载的待加工硅片的重量以及电子液压器510的液压杆511向上抬升的作用力的共同作用下，导致碳化硅桨100被抬升部分与碳化硅桨100被夹持端之间的部分发生过度形变进而发生断裂的情况发生。在改善由碳化硅桨100装载晶圆后出现过度弯曲导致的位置误差，有效避免碳化硅桨100在运行过程中与炉管200发生碰撞的同时，保证了碳化硅桨100的结构强度，避免碳化硅桨100损坏，延长了碳化硅桨100的使用寿命。
36.图3为本技术扩散设备的第三实施例的示意图，图3所示实施例是基于图2的改进，如图3所示，电子液压器510有多个，多个电子液压器510沿碳化硅桨100的延伸方向排布，且多个电子液压器510对应的液压杆511具有一最大抬升高度，最大抬升高度沿固定支架300
一侧向炉管200的一侧逐渐升高。
37.本实施例与上一个实施例不同的是，本实施例中，在底座400沿碳化硅桨100的延伸方向上设置多个电子液压器510，而且多个电子液压器510的液压杆511所能达到的最大高度不同，多个电子液压器510的液压杆511所能达到的最大高度沿靠近固定支架300一侧向炉管200的方向逐渐升高。
38.由于碳化硅桨100在受到过度压力时，会在靠近固定支架300的一侧朝炉管200的方向弯曲形成一定弧度，并且碳化硅桨100越靠近炉管200的部分弧度越大，即碳化硅桨100在越靠近炉管200的位置与碳化硅桨100所处的原位置相比差距越大，因此需要在越靠近炉管200的位置采用具有更大抬升高度的电子液压器510，当多个电子液压器510的液压杆511均到达最大高度时，碳化硅桨100恢复到原来的位置上，并且保持相对水平的状态。
39.而在多个电子液压器510逐步将碳化硅桨100进行抬升的过程中，多个电子液压器510中的液压杆511从碳化硅桨100下方不同的位置逐步与碳化硅桨100进行接触，使碳化硅桨100的各个部位在与多个液压杆511进行接触时更平缓，可以有效的分担碳化硅桨100的受力，避免碳化硅桨100在局部出现明显形变或者发生断裂的情况发生。
40.图4为本技术扩散设备的第四实施例的示意图，图4所示实施例是基于图1的改进，如4图所示，液压杆511包括支撑托盘512，支撑托盘512设置在液压杆511靠近碳化硅桨100的一端，支撑托盘512与碳化硅桨100的底面抵接，支撑托盘512与碳化硅桨100的接触面的面积大于液压杆511与碳化硅桨100的接触面的面积。
41.为了使电子液压器510在对碳化硅桨100进行抬升的过程中，使碳化硅桨100抬升更稳定，本实施例在液压杆511靠近碳化硅桨100的一端设置有支撑托盘512，利用支撑托盘512与碳化硅桨100之间形成面接触，通过支撑托盘512增加了与碳化硅桨100之间的受力面积，分散碳化硅桨100受到支撑托盘512的作用力，在当碳化硅桨100受到过重的压力作用下发生弯曲时，可以使支撑托盘512在向上对碳化硅桨100形成托举，同时避免由于支撑托盘512对碳化硅桨100的作用力导致碳化硅桨100出现变形或者破裂的情况发生。改善由碳化硅桨100装载晶圆后出现过度弯曲导致的位置误差，可以有效避免碳化硅桨100在运行过程中与炉管200发生碰撞，避免了碳化硅桨100上的待加工硅片损坏，同时延长了扩散设备10的使用寿命。
42.进一步的，由于支撑托盘512需要与碳化硅桨100的底面之间发生接触以后，再向上对碳化硅桨100进行托举，使碳化硅桨100弯曲的部分回到原来的位置上，因此为了保证支撑托盘512与碳化硅桨100之间接触的稳定性，本实施例中的支撑托盘512的形状与碳化硅桨100底面的形状配合。在支撑托盘512与碳化硅桨100之间发生抵接时，支撑托盘512与碳化硅桨100之间的接触面互相贴合，进一步增强了支撑托盘512与碳化硅桨100之间连接的稳定性，使碳化硅桨100在向上抬升的过程中更加平稳，不容易发生晃动，有效的避免了安装在碳化硅桨100上的待加工硅片从碳化硅桨100上脱落下来的风险。
43.进一步的，支撑托盘512靠近碳化硅桨100的一侧为平面，且支撑托盘512的平面垂直于液压杆511。这样能够让支撑托盘512与碳化硅桨100之间接触性更好，并且在抬升碳化硅桨100的过程中，始终保持碳化硅桨100处于一个相对平稳的状态，不容易发生晃动，而且在抬升过程中，碳化硅桨100在竖直方向上的位置也不容易发生偏移；进一步改善由碳化硅桨100装载晶圆后出现过度弯曲导致的位置误差，可以有效避免碳化硅桨100在运行过程中
与炉管200发生碰撞，避免了碳化硅桨100上的待加工硅片损坏，同时延长了扩散设备10的使用寿命。
44.图5为本技术扩散设备的第五实施例中支撑托盘的示意图，图5所示实施例是基于图4的改进，如图6所示，支撑托盘512包括支撑部513、第一定位部514和第二定位部515，第一定位部514和第二定位部515分别连接于支撑部513的边缘，且第一定位部514与第二定位部515的位置对应，支撑部513的宽度大于等于碳化硅桨100的宽度，碳化硅桨100设置在第一定位部514和第二定位部515之间。
45.本实施例与上一个实施例不同的是，本实施例中，为了使支撑托盘512在向上推举碳化硅桨100的过程中，碳化硅桨100不容易在水平方向发生位移，保证碳化硅桨100位置的稳定性，针对支撑托盘512的结构进行了改进，本实施例中的支撑托盘512具有三个结构，即支撑部513、第一定位部514和第二定位部515，当碳化硅桨100受到过重的压力作用下发生弯曲时，电子液压器510会通过液压杆511带动支撑托盘512向上移动；此时，支撑部513在逐步靠近碳化硅桨100的过程中与碳化硅桨100的底面发生接触，并与碳化硅桨100的底面抵接形成对碳化硅桨100的支撑，同时，第一定位部514和第二定位部515从碳化硅桨100的两侧伸入，将碳化硅桨100限位在第一定位部514和第二定位部515之间，这样设置，在支撑托盘512将弯曲的碳化硅桨100向上托举恢复到原来的位置的过程中，即使碳化硅桨100在水平方向上出现了偏移，也会被限制在第一定位部514和第二定位部515之间，不会发生明显的在水平方向上的位置偏差，改善由碳化硅桨100装载晶圆后出现过度弯曲导致的位置误差，可以有效避免碳化硅桨100在运行过程中与炉管200发生碰撞，避免了碳化硅桨100上的待加工硅片损坏，同时延长了扩散设备10的使用寿命。
46.图6为本技术扩散设备的第六实施例的示意图，如图6所示，本实施例是基于图1的改进，电子液压器510还包括第二电子液压器530和第三电子液压器540，第二电子液压器530和第三电子液压器540间隔设置，第二电子液压器530中的液压杆511与第三电子液压器540中的液压杆511升降高度相同，支撑托盘512同时连接于第二电子液压器530中的液压杆511与第三电子液压器540中的液压杆511朝向碳化硅桨100的一端。
47.本实施例中，采用两个液压杆511升降高度均相同的电子液压器510，即第二电子液压器530和第三电子液压器540，将支撑托盘512同时连接在第二电子液压器530和第三电子液压器540靠近碳化硅桨100的一端，使得两个电子液压器510的液压杆511在升降时同时带动支撑托盘512的升降。
48.当碳化硅桨100在装载石英舟以后，由于石英舟内的待测硅片太多导致重量过重，碳化硅桨100出现过度弯曲的情况时，第二电子液压器530和第三电子液压器540会根据收到的信号将液压杆511进行抬升，两个液压杆511同时将支撑托盘512抬升以后，支撑托盘512开始与碳化硅桨100之间接触并抵接在碳化硅桨100的底面上，随着两个液压杆511的抬升高度升高，碳化硅桨100在支撑托盘512向上拖的作用下，从弯曲的位置逐步恢复到原位置，改善由碳化硅桨100装载晶圆后出现过度弯曲导致的位置误差，可以有效避免碳化硅桨100在运行过程中与炉管200发生碰撞。
49.此外，第二电子液压器530的液压杆511和第三电子液压器540的液压杆511在支撑托盘512上形成了两个支点，分担了支撑托盘512受到的来自碳化硅桨100处的压力，在对支撑托盘512形成有效的支撑的同时，还能够防止支撑托盘512损坏。
50.为了避免在碳化硅桨100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化硅桨100进行反复的位置调整，本技术在碳化硅桨100上还设置了激光标尺600，具体如下：
51.图7为本技术扩散设备的第七实施例的示意图，如图7所示，扩散设备10还包括激光标尺600，用于检测碳化硅桨100的位置；激光标尺600包括发射部件620和接收部件610，发射部件620设置在碳化硅桨100靠近固定支架300的一侧，接收部件610设置在炉管200上，且发射部件620与接收部件610相对应。
52.通过发射部件620发出标线信号，再通过接收部件610接收标线信号，形成对碳化硅桨100进行位置调整的标线，使得碳化硅桨100可以根据标线作为参照进行位置调整，避免碳化硅桨100的位置出现偏差。
53.进一步的，激光标尺600中发射部件620和接收部件610均为拱形，且发射部件620和接收部件610的外缘均为圆弧形，发射部件620和接收部件610的内缘均为方形；其中，发射部件620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。
54.在实际操作过程中，先将激光标尺600的发射部件620套于碳化硅桨100靠近固定支架300的一侧，然后对应发射部件620的位置将接收部件610安装在炉管200上，这样使得发射部件620射出的信号能够被接收部件610接收到形成标线；配合使用发射部件620前后刻度线和顶端的水平泡标正，调节发射部件620相对于碳化硅桨100的角度，使发射部件620相对于碳硅浆保持水平。再参照发射部件620的十字激光头射出的竖直方向的激光线，发射部件620相对于碳化硅桨100的前进方向的角度，使发射部件620相对于碳化硅桨100的前进方向保持竖直。
55.上述操作可以使发射部件620上的十字激光头射出的十字标线与碳化硅桨100平行且位于碳化硅桨100中心位置，这样通过发射部件620射出的激光标线的延伸方向代替碳化硅桨100前行的方向；即激光标线相对于炉管200进行标正，那么碳化硅桨100也会按照对应轨迹进入炉管200内。通过使发射部件620射出的激光与碳化硅桨100平行且位于碳化硅桨100中心位置，能够延长碳化硅桨100的长度，模拟碳化硅桨100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化硅桨100，能够提高校准的准确性和效率。
56.此外，还可以根据实际情况调节发射部件620相对于碳化硅桨100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，不断调整改变碳化硅桨100位置达到要求。最终得到四点一线，完成位置调整。
57.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。
58.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。