用于承载硅片的拼接卧式硅舟及加工方法与流程

本发明涉及硅舟，尤其涉及一种用于承载硅片的拼接卧式硅舟及加工方法。

背景技术：

1、硅片是现代超大规模集成电路的主要衬底材料，一般通过拉晶、切片、倒角、磨片、腐蚀、背封、抛光、清洗等工艺过程做成的集成电路级半导体硅片。硅片热处理是半导体器件或电路加工过程中一个重要的工序，热处理包含cvd、氧化、扩散、退火等众多工艺，占据了集成电路制程工艺的大部分。而这时候就需要一种装载半导体硅片的载体，将半导体硅片放在载体上，再放入热处理炉进行处理，这种载体在业内被称作晶舟。

2、目前市场上的晶舟有石英晶舟、硅质晶舟和碳化硅晶舟。石英和碳化硅两种材料均存在特有的缺点，在高温情况下，由于热膨胀系数不同引起晶圆背面的摩擦，从而产生划伤、变形等缺陷，进而影响产品良品率。硅作为制作材料可有效地减少这种摩擦，且不会对集成电路造成损伤和污染。硅质晶舟分为一体式硅舟和熔接式硅舟，一体式硅舟加工难度大，需要各种专用刀具及工装，并且一体式硅舟加工材料损耗大，加工时间长。熔接式硅舟采用分段加工，加工难度低。但是后续需要对各部件进行熔接，熔接难度大，成本高，后期在高温环境使用时熔接部位可能会产生软化和断裂。

技术实现思路

1、为解决上述技术中存在的技术问题，鉴于此，有必要提供一种用于承载硅片的拼接卧式硅舟加工方法。

2、一种用于承载硅片的拼接卧式硅舟加工方法，包括以下步骤，

3、s1：选取一段大小合适的单晶硅棒，利用金刚砂线截断机对硅棒进行切割，获得四块厚度相同的矩形硅片，将每块矩形硅片分别进行平磨加工，使得每块矩形硅片上下两个平面的平行度保持在0.05mm以内；

4、s2：在一块矩形硅片上切出4根矩形方棒，对每根矩形方棒的外轮廓、外r角进行精加工；

5、s3：在每根矩形方棒的两端端部精加工出定位柱以及端部螺纹孔，获得连接杆；

6、s4：在一块矩形硅片上切出12个圆柱体，每个圆柱体的端部对应的精加工出螺钉帽外轮廓、及螺钉帽槽；并在每个圆柱体的外轮廓上精加工出外螺纹，获得螺钉；

7、s5：对剩余的矩形硅片外轮廓精加工，在剩余的矩形硅片上精加工出内部孔，并对剩余的矩形硅片外轮廓r角精加工，获得侧板；

8、s6：利用气动研磨机将连接杆、侧板、螺钉表面大于0.01mm的台阶刀痕进行磨平，并对未倒角棱边毛刺和崩边进行研磨；

9、s7：利用喷砂壶对连接杆、侧板、螺钉除螺纹部位，剩余表面进行喷砂处理，喷砂去除量保证在0.02mm以内；

10、s8：将四根连接杆装配到一块侧板上，加热后用黄石蜡涂抹连接处，冷却后粘接稳固后，利用立式加工中心进行勾切；

11、s9：将各个部件进行装配，并将装配好的硅舟煮沸洗净，然后利用一定比例的氢氟酸溶液进行浸泡刻蚀，将硅舟表面的杂质和金属离子进行取出。

12、优选的，在步骤s2中，加工矩形方棒的外轮廓采用以下步骤，

13、a：将矩形硅片采用黄石蜡粘接石英板上装夹在工作平台上，利用直径6mm，磨刃厚度8mm，80～120目刀具进行外形开粗；刀具采用轮廓螺旋进刀方式，径向进给580～620mm/min，轴向进给480～520mm/min，下切步距0.1mm，转速8450～8550转/min；

14、b：利用直径10mm，磨刃厚度10mm，180～220目刀具进行外形精加工；刀具采用轮廓螺旋进刀方式，径向进给980～1020mm/min，轴向进给480～520mm/min，下切步距0.03～0.05mm，转速7450～7550转/min。

15、优选的，在步骤s2中，加工矩形方棒的外r角采用以下方式，将矩形硅棒采用黄石蜡粘接石英板上装夹在工作平台上，利用直径10mm，磨刃厚度10mm，180～220目刀具进行r角精加工；刀具采用轮廓螺旋进刀方式，径向进给980～1020mm/min，轴向进给480～520mm/min，下切步距0.03～0.05mm，转速7450～7550转/min。

16、优选的，在步骤s3中，加工矩形方棒端部的螺纹孔采用以下步骤，

17、a：将矩形硅棒立起采用黄石蜡配合工装粘接石英板上装夹在工作平台上，利用直径30mm，磨刃厚度8mm，160～180目刀具进行定位柱外形精加工；刀具采用轮廓螺旋进刀方式，径向进给780～820mm/min，轴向进给480～520mm/min，下切步距0.05～0.07mm，转速6450～6550转/min；

18、b：利用直径6mm，磨刃厚度8mm，190～210目刀具进行螺纹孔底孔精加工，刀具采用轮廓螺旋进刀方式，径向进给290～310mm/min，轴向进给190～210mm/min，下切步距0.02～0.04mm，转速8450～8550转/min；

19、c：利用直径9.68mm，牙间距3.5mm，300目螺纹刀具进行内螺纹精加工，刀具采用自下而上螺旋进刀方式，径向进给30mm/min，轴向进给30mm/min，横向切削步距0.3～0.4mm，转速8450～8550转/min。

20、优选的，在步骤s4中，加工螺钉采用以下步骤，

21、a：将矩形硅片采用黄石蜡粘接石英板上装夹在工作平台上，利利用直径6mm，磨刃厚度8mm，90～110目刀具进行外形开粗；刀具采用轮廓螺旋进刀方式，径向进给380～420mm/min，轴向进给290～310mm/min，下切步距0.05mm，转速8450～8550转/min，在一块矩形硅片上切出12个圆柱体；

22、b：利用直径30mm，磨刃厚度10mm，160～180目刀具进行外形精加工；刀具采用轮廓螺旋进刀方式，径向进给480～520mm/min，轴向进给290～310mm/min，下切步距0.03～0.05mm，转速6450～6550转/min，对圆柱体端部外轮廓进行精加工；

23、c：利用直径2mm，磨刃厚度5mm，260～280目刀具进行螺钉帽槽精加工；刀具采用直线往复进刀方式，径向进给190～210mm/min，轴向进给100mm/min，下切步距0.03～0.05mm，转速8450～8550转/min，对圆柱体端部精加工螺钉帽槽；

24、d：利用直径30mm，磨刃厚度10mm，160～180目刀具进行螺钉杆外形精加工；刀具采用轮廓螺旋进刀方式，径向进给490～510mm/min，轴向进给290～310mm/min，下切步距0.03～0.05mm，转速6450～6550转/min，对圆柱体外形进行精加工；

25、e：利用直径9.68mm，牙间距3.5mm，300目螺纹刀具进行外螺纹精加工；刀具采用自下而上螺旋进刀方式，径向进给30mm/min，轴向进给30mm/min，横向切削步距0.3～0.4mm，转速8450～8550转/min，对圆柱体外形进行螺纹精加工。

26、优选的，在步骤s5中，加工侧板采用以下步骤，

27、a：将矩形硅片采用黄石蜡粘接石英板上装夹在工作平台上，利用直径60mm，磨刃厚度10mm，260～280目刀具进行外轮廓精加工，刀具采用轮廓螺旋进刀方式，径向进给980～1020mm/min，轴向进给290～310mm/min，下切步距0.05mm，转速4450～4550转/min；

28、b：利用直径10mm，磨刃厚度8mm，190～210目刀具进行内部孔粗加工，刀具采用轮廓螺旋进刀方式，径向进给580～620mm/min，轴向进给290～310mm/min，下切步距0.05mm，转速7450～7550转/min；

29、c：利用直径6mm，磨刃厚度8mm，190～210目刀具进行内部孔精加工，刀具采用轮廓螺旋进刀方式，径向进给780～820mm/min，轴向进给290～310mm/min，下切步距0.03mm，转速8450～8550转/min；

30、d：利用直径60mm，磨刃厚度10mm，260～280目刀具进行外轮廓r角精加工，刀具采用轮廓螺旋进刀方式，径向进给980～1020mm/min，轴向进给290～310mm/min，下切步距0.05mm，转速4450～4550转/min。

31、优选的，在步骤s8中，利用立式加工中心进行勾切采用以下步骤，

32、a：将装配好的工件采用黄石蜡粘接石英板上装夹在工作平台上，利用直径100～120mm，磨刃厚度4mm，380～420目刀具进行硅片放置槽精加工，刀具采用轮廓圆弧进刀方式，径向进给30mm/min，轴向进给20mm/min，径向切削步距3～6mm，转速2450～2550转/min；

33、b：利用直径110mm，磨刃厚度2mm，390～410目刀具进行硅片放置槽精加工，刀具采用轮廓圆弧进刀方式，径向进给30mm/min，轴向进给20mm/min，径向切削步距3～6mm，转速2450～2550转/min；

34、c：利用直径100～120mm，磨刃厚度4mm，磨刃角度60度，380～420目刀具进行硅片放置槽倒角精加工，刀具采用轮廓圆弧进刀方式，径向进给30mm/min，轴向进给20mm/min，径向切削步距2～4mm，转速2450～2550转/min。

35、优选的，在步骤s8中，安装螺钉时采用以下方式，使用480～520目研磨砂与水进行一定配比后，注入连接杆螺纹孔，然后轻微旋转螺钉，使内外螺纹通过旋转产生摩擦，在研磨砂的作用下，多余的硅材料将被磨损流出，通过不断往复旋转，逐渐将螺钉拧入连接杆螺纹孔。

36、还有必要提供一种用于承载硅片的拼接卧式硅舟。

37、一种用于承载硅片的拼接卧式硅舟，采用上述所述的用于承载硅片的拼接卧式硅舟加工方法加工而成。

38、优选的，该拼接卧式硅舟包括连接杆、以及对称设置于连接杆两端的侧板；所述连接杆的两个端部设有定位柱，在定位柱的端部设有螺纹孔，在连接杆上开设有硅片放置槽，硅片放置槽沿连接杆等距均布；所述侧板上开设有与定位柱相适配的定位孔，侧板上开设有与定位孔同心的螺钉帽沉孔，螺钉帽沉孔内安装有可将连接杆与侧板固定在一起的螺钉，侧板上设有t型通孔。

39、与现有技术相比，本发明提供的用于承载硅片的拼接卧式硅舟加工方法，采用分段加工，加工难度低，材料损耗小，成本低，效率高。采用螺纹和卡槽进行拼接固定，成本低，强度高，后续高温环境使用适应性、稳定性好。各拼接部件为标准部件，并且可拆卸，使用过程中硅舟某一部件损坏可以进行单独更换，无需整体报废。不需要配套的工装进行辅助加工。