用於檢查矽單晶棒上的切口位置的工具的製作方法

2023-05-19 04:09:16

專利名稱：用於檢查矽單晶棒上的切口位置的工具的製作方法
專利說明
一、技術領域本實用新型涉及一種檢查半導體單晶棒上切口(NOCTH)位置的工具，更具體地說是用於檢查矽單晶棒上切口位置的工具。
二背景技術：
半導體矽單晶體的大部分均用切克勞斯基(Czochralski)法製造。在這種方法中，先將多晶矽原料裝進石英坩堝內，加熱熔化，然後將熔矽略作降溫，給予一定的過冷度，把一支特定晶向的矽單晶(稱作籽晶)與熔體矽接觸，通過調整熔體的溫度和籽晶向上提升速度，使籽晶體長大至近目標直徑時，提高提升速度，使矽單晶體近恆徑生長。在生長過程的尾期，石英坩堝內的矽熔體尚未完全消失，通過增加矽單晶體的提升速度和調整向石英坩堝的供熱量將晶體直徑漸漸減小而形成一個尾形錐體，當錐體的尖足夠小時，晶體就會與熔體脫離，從而完成晶體的生長過程。
切克勞斯基(直拉)法生長的矽單晶，可用於矽集成電路，分立元件和太陽能電池製造。矽單晶體有一定的晶向，一般為100或111。剛生長的矽單晶是圓柱體，外表不光，經過電學和結構性能測驗試合格後，要由金剛石研磨機將外圓磨成標準的圓柱體。矽單晶各向異性，在某些方向上加工時易碎裂，在另一些方向上加工時則不易裂，所以在研磨後的矽單晶圓柱體棒上，要研磨出一至數個標記晶面的標記，它們所用於矽集成電路晶片劃片或加工時的基準。
在以前小直徑單晶矽(直徑小於150毫米)上，是用研磨一到幾個參考面的方法做標記(見圖1a圖1b)。隨著矽晶體棒直徑的加大，例如其直徑大於150毫米的矽單晶棒，如仍採用「參考面」做標記，會減少矽片表面的利用率(見圖2)。為此目前許多工廠採用比「參考面」的面積小得多的「NOTCH」即切口做為加式方向的標記面。
對於切口(NOTCH)的技術參數主要有(1)切口(NOTCH)的深度；(2)切口(NOTCH)的形狀；(3)切口的位置。切口的深度可以用千分表改造後的工具測量。切口的形狀由切口的加工時刀具的形狀來決定。切口的位置是指它相對矽單晶特定晶面的方位，一般用角度來表示。
由於矽單晶體是各向異性的，就加工特性來講，在沿某些方向上加工可以不破碎，而如在沿其它的一些方向上加工則會碎片。用切口作加工標記面，它的方位的準確性就十分重要了。因此用戶對此有嚴格的要求。
加工切口的過程是X光定向儀上依據用戶的要求，找到切口的位置，用記號筆或相當品在此方位劃上線做標誌，然後用夾具將晶體夾好，上晶體研磨機，先加工矽單晶體的外圓，最後加工NOTCH。所以加工完切口的矽單晶體，就需要一種專門的測量工具來測量切口的方位是否正確。
三
發明內容
本實用新型的目的就在於研製出用於測量檢查半導體矽單晶棒上切口(NOTCH)的方位即切口位置的一種測量工具。
本實用新型的一種用於檢查矽單晶棒上切口位置的工具它包括一個圓環體狀的基架，切口對準裝置、圓環形角度盤，切口對準裝置與圓環體狀的基架連成一體，在圓環體狀的基架上的圓環狀表面上，有一個圓環形凹槽，在圓環形凹槽內安裝有可在圓環形凹槽內轉動的角度盤。
為了測量角度，在角度盤上表面刻有，0度、90度、180度、270度，在0度-90度之間；90度-180度之間，180度-270度之間，270度-0度之間分別刻有刻度，刻度的最小單位為1/4度。
為了方便地轉動角度盤，在角度盤的上表面上設有與角度盤連成一體的小把手，所說的小把手可以為圓柱體，圓臺體，正方體、長方體其中的一種，用於捏住小把手很方便地使角度盤在基架的圓環形凹槽內轉動。
所說的切口對準裝置，由切口對準針、螺帽蓋、彈簧所組成，螺帽蓋中間有一通孔，切口對準針穿過螺帽蓋的中間通孔和彈簧安裝在基架的通孔中，螺帽蓋與基架通孔的上埠之間以螺紋相連接，切口對準針的尖端部通過基架上的通孔的下埠從其下埠伸出，所說的切口對準針由一個小圓柱狀的頂、針體及圓環體狀的下擋頭組成，小圓柱狀的頂與針體連成一體，圓環體狀的下擋頭與針體的下部連成一體，圓環體狀下擋頭橫堵在基架的下埠上。
圓環體狀基架的厚度為10-40毫米，刻度盤的厚度為0.5-5毫米。圓環體狀基架、角度盤、切口對準針等用鋼、不鏽鋼、銅合金等材料製成。
現在用一個例子來說明使用本實用新型的一種檢查矽單晶棒上切口位置工具的工作過程。有一個客戶要求直徑為150毫米的100晶向的矽單晶棒，其切口(NOTCH)位於任意一個110面的位置上。開始加工，先將未研磨的矽單晶棒放到X光機上，分別確定好參照110面(二)和110面切口(一)的位置，由於100晶向的矽單晶體等效110面共有4個，相間90度，選其中任意兩個，這裡選相鄰的兩個，並分別做好標記(一般用直尺在晶棒的端面上劃一條與110面相平行的細線)，然後用夾具夾在晶棒上，晶棒聯同夾具一起到外圓研磨機上，定好位後，去掉夾具，並磨好外圓；用直尺比對標記。在研磨機上用磨輪磨出切口(NOTCH)，將磨好的晶體棒取下，放到一個工作檯上，將檢查矽單晶棒上切口位置的工具套在矽單晶棒上，使圓環體狀基架在矽單晶棒旋轉，由於切口對準裝置中有彈簧，其切口對準針有伸縮性，當切口對針的針體的尖端部位遇到切口，其尖端部分伸到切口中，使切口對準針對準到已磨好的110面切口(一)上，轉動角度盤，使角度盤上的0刻度線與切口對準針對齊。此時角度盤上的角度值為0。然後將角度盤的0度線與參照110面(二)的中線對齊(參照110面(二)與110面切口(一)相鄰，即成90度角)，這時記下與110面切口(一)對準針對齊的角度盤的數值(角度)。它就是110面切口(一)的角度位置的值。由於角度盤的最小刻度為1/4度，所以它的精度完全可以滿足客戶的要求，一般要求小於1度。
本實用新型的一種檢查矽單晶棒上切口位置的工具的優點效果在於，它結構簡單，使用方便，精度高，其精度可高達1/4，完全滿足工業生產上的要求。
四

圖1a為帶有參數面的矽單晶棒；圖中，11為(110)面的參數，箭頭方向為(110)晶向；圖1b為帶有參數面的矽片；圖中，11為(110)面作為參考面；
圖1a，圖1b分別是矽單晶及矽單晶片的示意圖。
圖中的例子是常見的一種100晶向的矽單晶棒和矽單晶片，在圓周的110面方向(準確地說，是110面的法線方向加工了一個平面，此平面與矽單晶棒的中軸平地，稱為「參考面」。依據用戶的要求，一個矽單晶棒或矽片上可以有一至數個參考面，當然現在150毫米以下直徑的矽單晶棒或矽片仍沿用參考面為標記面，它的矽表面利用率與切口相比要低。
圖2矽單晶片上切口(NOTCH)和參考面的表面利用率的示意圖；圖中，11為參考面，12為切口(NOTCH)。
該圖為一個矽單晶片的表面，上圖為參考面做標記面，下圖為切口(NOTCH)做標記面(圖中畫得比實際上大，如按實際尺寸畫，恐怕看不清)，從圖中可見，用切口做標記面以後，可利用的表面增加了。
圖3是矽單晶棒及矽單晶片上切口(NOTCH)的示意圖。
圖中，12為切口(NOTCH)圖中是常見的一種100晶向(箭頭指向)的矽單晶棒和矽單晶片，在圓周的110面方向(準確地說，是110面的法線方向加工一個「V」型切口，切口的底為圓弧形，不是尖角以減少應力，切口的深度為0.5-2.0毫米，角度在45-120°，一般為60度，切口的橫截面為扇形。這種切口用在大直徑(150毫米或以上直徑的)矽單晶棒和片上，提高了表面的利用率。
圖4用於檢查矽單晶棒上切口位置工具的正面示意圖。
圖中，3為圓環體狀的基架，4為圓環形角度盤，10為切口對準裝置。
圖5用於檢查矽單晶棒上切口位置10的結構的剖面示意圖。
圖中，1為螺帽蓋、2為彈簧、3為圓環體狀的基架、4為圓環形角度盤、5為切口對準針小圓柱的頂、6為切口對準針的針體、7為切口對準針的尖端部、8為圓環體狀基架的通孔、9為圓環體狀下擋頭。
圖6為刻度盤立體示意圖。
圖中，3為圓環體狀的基架，4為圓環狀刻度盤，10為切口對準裝置，13為與刻度盤連成一體的小把手。
五具體實施方式
以下用非限定性實施例對本實用新型作進一步說明，會有助於對本實用新型的一種用於檢查矽單晶棒上切口位置的工具的優點效果有更好的理解。下述實施例不限定本實用新型的保滬範圍。本實用新型的保護範圍由權利要求來決定。
實施例本實施例的用於檢查矽單晶棒上切口位置的工具包括一個圓環體狀的基架3、切口對準裝置10、圓環形角度盤4，切口對準裝置10與圓環體狀的基架3連成一體，在圓環體狀的基架3的圓環狀的上表面上有一個圓環形凹槽，在圓環形凹槽中內安裝有可在圓環形凹槽內轉動的角度盤4。
圓環體狀的基架3的厚度為30毫米，角度盤的厚度為1.2毫米，圓環體狀的基架3的圓環狀上表面上的圓環形凹槽的深度也為0.6毫米。角度盤恰好嵌在圓環形凹槽中，角度盤4能在圓環形凹槽內轉動。圓環體狀的基架、角度盤，切口對準針等用不鏽鋼製成。
在角度盤4的上表面上刻有0度、90度、180度、270度，在0度-90度之間；90度-180度之間；180度-270度之間，270度-0度之間分別刻有刻度，刻度的最小單位為1/4度。
在角度盤上設有與角度盤連成一體的小把手13，小把手13為長方體狀。
所說的切口對準裝置，由切口對準針、螺帽蓋1、彈簧3所組成。螺帽蓋1中間有一通孔，切口對準針穿過螺帽蓋1的中間通孔和彈簧2安裝在基架3的通孔8中，螺帽蓋1與基架3的通孔的上埠之間以螺紋相連接。切口對準針的尖端部37，通過基架3的通孔8的下埠，從其下埠伸出。所說的切口觀準針由小圓柱狀的頂5、針體6和圓環體狀下擋頭9組成。小圓柱狀的頂5與針體6的下部連成一體。圓環體狀下擋頭9與針體6的下部連成一體，圓形狀體下擋頭9橫堵在基架3的通孔8的下埠上。
權利要求1.一種用於檢查矽單晶體上切口位置的工具，其特徵是，(1)它包括一個圓環體狀的基架(3)、切口對準裝置(10)、圓環形角度盤(4)；(2)切口對準裝置(10)與圓環體狀的基架(3)連成一體；(3)在圓環體狀的基架(3)上的圓環狀上表面上，有一個圓環形凹槽，在圓環形凹槽內安裝有可在圓環形凹槽內轉動的角度盤(4)。
2.根據權利要求1所述的一種用於檢查矽單晶棒上切口位置的工具，其特徵是，在圓環形角度盤(4)上表面上刻有0度、90度、180度、270度，在0度-90度之間；90度-180度之間；180度-270度之間，270度-0度之間分別刻有刻度，刻度的最小單位為1/4度。
3.根據權利要求1所述的一種用於檢查矽單晶棒上切口位置的工具，其特徵是，在圓環形角度盤(4)的上，設有一個與角度盤連成一體的小把手(13)。
4.根據權利要求3所述的一種用於檢查矽單晶體上切口位置的工具，其特徵是，所說的小把手(13)為圓柱體、圓臺體、正方形、長方體其中的一種。
5.根據權利要求1的一種用於檢查矽單晶棒上切口位置的工具，其特徵是，所說的切口對準裝置，由切口對準針、螺帽蓋(1)、彈簧(2)所組成，螺帽蓋(1)中間有一通孔，切口對準針穿過螺帽蓋(1)中間的通孔和彈簧(2)安裝在基架(3)的通孔(8)中，螺帽蓋(1)與基架(3)通孔的上埠之間，以螺紋相連接，切口對準針的尖端部(7)通過基架(3)上的通孔(8)的下埠，從其下埠伸出。
6.根據權利要求5所述的一種用於檢查矽單晶棒上切口位置的工具，其特徵是，所說的切口對準針由一個小圓柱狀的頂(5)，針體(6)及圓環體狀的下擋頭(9)組成，小圓柱狀的頂(5)與針體(6)連成一體，圓環體狀的下擋頭(9)與針體(6)的下部連成一體，圓環體狀的下擋頭(9)橫堵在基架(3)的下埠上。
專利摘要本實用新型涉及一種用於檢查矽單晶棒上切口位置的工具，它包括一個圓環體狀的基架(3)、切口對準裝置(10)、圓環形角度盤(4)，切口對準裝置(10)與圓環體狀的基架(3)連成一體，在圓環體狀的基架(3)上的圓環狀上表面上，有一個圓環形凹槽，在圓環形凹槽內安裝有可在圓環形凹槽內轉動的角度盤(4)，本工具結構簡單，使用方便，精度高，精度可達1/4度。
文檔編號G01B5/24GK2746363SQ200320101920
公開日2005年12月14日 申請日期2003年10月24日 優先權日2003年10月24日
發明者屠海令, 戴小林, 吳志強, 王學鋒, 張果虎, 周旗鋼 申請人:北京有色金屬研究總院, 有研半導體材料股份有限公司