【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)屬于分子束外延設(shè)備部件，具體涉及一種晶圓固定結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
1、基于光學(xué)的量子信息應(yīng)用場景下，大量涉及光學(xué)、光電材料，如量子通信、量子精密測量、量子計算等領(lǐng)域核心器件所需基礎(chǔ)材料。量子信息應(yīng)用場景下的器件，相比于傳統(tǒng)領(lǐng)域，一般有較為極端的性能要求，如高效率單光子發(fā)射和探測、極強非線性效應(yīng)光器件、超窄線寬、超大功率光源等。從材料角度，這要求材料晶格缺陷低、異質(zhì)結(jié)界面平整、薄層堆棧互滲少、摻雜準(zhǔn)確控制濃度等。相比于化學(xué)氣象沉積，分子束外延工藝能夠獲得更好晶格質(zhì)量材料，因此，量子信息應(yīng)用場景器件更多使用基于分子束外延工藝的材料進行器件加工。
2、分子束外延設(shè)備是通過熱蒸發(fā)而后分子在晶圓表面緩慢沉積的原理，進行晶格級材料生長的設(shè)備。該系統(tǒng)通常使用固態(tài)源，通過設(shè)置在設(shè)備下方的加熱爐進行加熱，系統(tǒng)在高真空下，向上方蒸發(fā)出分子束，放置于系統(tǒng)中央位置的晶圓加熱到固定溫度(低于材料蒸發(fā)溫度)，這樣下方的分子束，就在晶圓上冷凝、吸附，進而通過熱運動，實現(xiàn)成鍵，從而形成晶格級優(yōu)質(zhì)材料。這一技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展，國際上已經(jīng)有成熟的商用設(shè)備，國內(nèi)起步較晚，技術(shù)成熟度不高，尤其是能夠用于量產(chǎn)的晶圓級分子束外延系統(tǒng)，處于研發(fā)初期。由于晶圓級設(shè)備一般使用4英寸及更大尺寸襯底，為了能夠在整面晶圓上形成單晶，需要控制好整體均勻性，因此，晶圓在生長過程中需要不斷旋轉(zhuǎn)，從而修正分子束空間分布梯度影響。
3、綜上，從原理可知，分子束外延系統(tǒng)中晶圓放置在托盤上，但是由于防止固態(tài)源溢出，蒸發(fā)源爐設(shè)置于生長室下方，所以置于上方的晶圓生長區(qū)域是晶圓下
4、(1)當(dāng)前常用分子束外延系統(tǒng)，為了追求材料的極限潔凈度，襯底依次要進入進樣腔、過渡腔、預(yù)處理室、存樣室、生長室等。傳輸方式可以是傳樣桿手動傳送或者機械手臂的自動傳送，但由于來回傳輸次數(shù)多，過程中存在震動，晶圓極易從托盤上掉下來；
5、(2)另一方面，在生長室生長過程中，晶圓和托盤整體處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，以便彌補分子束流空間分布不均勻問題，但是旋轉(zhuǎn)過程中難以避免產(chǎn)生震動，晶圓會有微小彈起，并且由于托盤和襯底尺寸不完美匹配，震動導(dǎo)致的相對位置變化，使得遮擋區(qū)域持續(xù)變化而穩(wěn)定生長區(qū)域進一步縮小，這對于獲得穩(wěn)定的、優(yōu)質(zhì)的、大尺寸的材料，都是有害的。
6、目前大尺寸晶圓(4寸及以上)，震動導(dǎo)致晶圓跳動甚至掉下的問題發(fā)生概率大，當(dāng)設(shè)備尺寸增大，這一問題更加凸顯。針對大尺寸晶圓，現(xiàn)有采用帶有卡死機構(gòu)的托盤，一般選擇上下組合鎖扣機構(gòu)，操作繁瑣，由于部件加工余量問題，也無法緊扣住晶圓，這就無法保證晶圓在傳輸和旋轉(zhuǎn)過程中不與托盤產(chǎn)生相對位移。另一方面，處于晶圓上半部的卡死機構(gòu)由于對于晶圓不可避免的大范圍覆蓋，覆蓋處和不覆蓋處在加熱器給晶圓加熱過程中的熱傳輸效率不同，這會導(dǎo)致材料生長過程中晶圓無法均勻受熱，影響大尺寸晶圓的受熱分布，這會導(dǎo)致材料生長過程中的均勻性差。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本技術(shù)的目的是提供一種晶圓固定結(jié)構(gòu)，解決現(xiàn)有技術(shù)分子束外延工藝過程中晶圓在晶圓托盤上容易脫落或震動發(fā)生位置變化導(dǎo)致晶圓生長不穩(wěn)定的不足。
2、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、一種晶圓固定結(jié)構(gòu)，包括晶圓托盤和固定夾；所述晶圓托盤底部開有通孔，所述晶圓托盤頂部設(shè)有用于放置晶圓的卡槽，所述晶圓托盤側(cè)部開有豁口；所述固定夾包括彈性部和調(diào)節(jié)臂，所述彈性部和調(diào)節(jié)臂連接；所述彈性部置于所述晶圓托盤的卡槽上，所述調(diào)節(jié)臂置于所述晶圓托盤的豁口內(nèi)，通過調(diào)節(jié)臂調(diào)節(jié)彈性部的形變使得所述固定夾的彈性部嵌入卡槽中與所述晶圓托盤配合對晶圓進行夾持固定。
4、本技術(shù)中，所述固定夾的彈性部呈圓弧形。
5、進一步地，所述調(diào)節(jié)臂設(shè)有兩個，分別與彈性部的一端連接。
6、本技術(shù)中，所述晶圓托盤卡槽的側(cè)壁向內(nèi)傾斜設(shè)置。通過這樣設(shè)置，固定夾的彈性部變形后嵌入卡槽內(nèi)，卡槽傾斜設(shè)置，能保證固定夾不向上彈出，這樣對晶圓的固定更牢固，可防止在長時間夾持過程中固定夾發(fā)生位移，增加晶圓固定結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
7、進一步地，所述卡槽的側(cè)壁傾斜角度為4°-10°。
8、本技術(shù)一些實施方案中，所述晶圓托盤設(shè)有多個，每個晶圓托盤具有不同尺寸，不同晶圓托盤之間通過內(nèi)嵌的方式進行固定。
9、進一步地，所述晶圓托盤設(shè)有三個。
10、本技術(shù)一些實施方案中，所述晶圓托盤設(shè)有多個卡槽，不同卡槽層疊設(shè)置，通過不同卡槽適配固定不同尺寸的晶圓。通過這種一體化結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了一托盤多尺寸晶圓的通用性，在簡化實驗操作的同時，還有效地降低了使用成本。
11、進一步地，所述晶圓托盤設(shè)有三個卡槽。
12、本技術(shù)一些實施方案中，所述晶圓托盤設(shè)有多個卡槽，每個卡槽獨立設(shè)置，每個卡槽設(shè)有一個豁口。通過在大尺寸設(shè)備的托盤上排列多個小尺寸晶圓，可以同時生長多個晶圓進而實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。
13、本技術(shù)可以做以下改進，所述晶圓固定結(jié)構(gòu)還包括調(diào)節(jié)桿，所述調(diào)節(jié)桿與固定夾的調(diào)節(jié)臂可拆卸連接。通過調(diào)節(jié)桿與固定夾的調(diào)節(jié)臂配合，更好地調(diào)節(jié)固定夾彈性部的形變。
14、進一步地，所述調(diào)節(jié)桿呈u形，所述固定夾的調(diào)節(jié)臂端部設(shè)有槽孔，所述調(diào)節(jié)桿與固定夾通過槽孔卡槽連接。
15、本技術(shù)具有以下有益效果：
16、(1)本技術(shù)晶圓固定結(jié)構(gòu)通過固定夾配合晶圓托盤來實現(xiàn)對晶圓的固定，固定夾可以自適應(yīng)地卡緊晶圓，防止晶圓在分子束外延工藝過程脫落，以及晶圓震動導(dǎo)致位置移動，從而可以獲得穩(wěn)定的、優(yōu)質(zhì)的、大尺寸晶圓材料。
17、(2)本技術(shù)托盤厚度余量大，適用于多種厚度(500μm、625μm等)晶圓的組合，在厚度變化的情況下，夾具機構(gòu)可以自適應(yīng)地卡緊多個晶圓，避免震動和相對位移。
18、(3)本技術(shù)晶圓固定結(jié)構(gòu)不使用卡扣機構(gòu)，材料生長過程中的均勻性更好，此外，固定夾在熱脹冷縮過程中彼此沒有固定限制，不會導(dǎo)致相互擠壓而產(chǎn)生的破壞，有利用提高托盤使用壽命，降低成本。
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1.一種晶圓固定結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括晶圓托盤(2)和固定夾(3)；所述晶圓托盤(2)底部開有通孔(203)，所述晶圓托盤(2)頂部設(shè)有用于放置晶圓的卡槽(201)，所述晶圓托盤(2)側(cè)部開有豁口(202)；所述固定夾(3)包括彈性部(301)和調(diào)節(jié)臂(302)，所述彈性部(301)和調(diào)節(jié)臂(302)連接；所述彈性部(301)置于所述晶圓托盤(2)的卡槽(201)上，所述調(diào)節(jié)臂(302)置于所述晶圓托盤(2)的豁口(202)內(nèi)，通過調(diào)節(jié)臂(302)調(diào)節(jié)彈性部(301)的形變使得所述固定夾(3)的彈性部(301)嵌入卡槽(201)中與所述晶圓托盤(2)配合對晶圓(1)進行夾持固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述晶圓固定結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述固定夾(3)的彈性部(301)呈圓弧形；所述調(diào)節(jié)臂(302)設(shè)有兩個，分別與彈性部(301)的一端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述晶圓固定結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述晶圓托盤(2)卡槽(201)的側(cè)壁向內(nèi)傾斜設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述晶圓固定結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述卡槽(201)的側(cè)壁傾斜角度為4°-10°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述晶圓固定結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述晶圓托盤(2)設(shè)有多個卡槽(201)，不同卡槽(201)層疊設(shè)置，通過不同卡槽(201)適配固定不同尺寸的晶圓(1)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述晶圓固定結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述晶圓托盤(2)設(shè)有多個卡槽(201)，每個卡槽(201)獨立設(shè)置，每個卡槽(201)設(shè)有一個豁口(202)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述晶圓固定結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述晶圓固定結(jié)構(gòu)還包括調(diào)節(jié)桿(4)，所述調(diào)節(jié)桿(4)與固定夾(3)的調(diào)節(jié)臂(302)可拆卸連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述晶圓固定結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)桿(4)呈U形，所述固定夾(3)的調(diào)節(jié)臂(302)端部設(shè)有槽孔，所述調(diào)節(jié)桿(4)與固定夾(3)通過槽孔卡槽連接。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種晶圓固定結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括晶圓托盤(2)和固定夾(3)；所述晶圓托盤(2)底部開有通孔(203)，所述晶圓托盤(2)頂部設(shè)有用于放置晶圓的卡槽(201)，所述晶圓托盤(2)側(cè)部開有豁口(202)；所述固定夾(3)包括彈性部(301)和調(diào)節(jié)臂(302)，所述彈性部(301)和調(diào)節(jié)臂(302)連接；所述彈性部(301)置于所述晶圓托盤(2)的卡槽(201)上，所述調(diào)節(jié)臂(302)置于所述晶圓托盤(2)的豁口(202)內(nèi)，通過調(diào)節(jié)臂(302)調(diào)節(jié)彈性部(301)的形變使得所述固定夾(3)的彈性部(301)嵌入卡槽(201)中與所述晶圓托盤(2)配合對晶圓(1)進行夾持固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述晶圓固定結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述固定夾(3)的彈性部(301)呈圓弧形；所述調(diào)節(jié)臂(302)設(shè)有兩個，分別與彈性部(301)的一端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述晶圓固定結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述晶圓托盤(2)卡槽(201)的側(cè)壁向內(nèi)傾斜設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述晶圓固定結(jié)構(gòu)，其特征在...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：譚浩，蘇向斌，黃謙睿，劉冰，劉駿秋，黃佳裕，
申請(專利權(quán))人：深圳國際量子研究院，
類型：新型
國別省市：
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