CN108362720A - 一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统 - Google Patents

一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统，包括料板机构、料板旋转机构、升降机构、摆转机构和驱动机构，所述摆转机构包括安装座，安装座的顶部安装有减速机，减速机的顶部设有与减速机连接的第二电机，第二电机的一侧安装有第一编码器，驱动机构设置于第二电机的另一侧，第二电机靠近驱动机构的一侧还安装有水平设置的定位探针，安装座的底部还安装有第二直线导轨，第二直线导轨的一侧活动安装有丝杠，丝杠的一端通过第一联轴器安装有第三电机，所述驱动机构包括行走部分、两组跟随行走部分运动的X光发生部分以及两组信号系统。本发明设计合理，使切片后精度控制在±3′以内，以满足半导体级单晶硅的切片制品精度日益提高的需要。

Description

一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统
技术领域
本发明涉及晶体测试技术领域，尤其涉及一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统。
背景技术
人工生长出来的单晶硅晶棒在加工出各种规格晶片前，先要将毛胚晶棒进行定向，找出需要的方向后，利用磨削设备将晶棒柱面加工出参考边或notch，并按测定角度值将晶棒粘结在料板上，进行晶棒粘接，晶棒定向需要有相配套的可将晶棒柱面参考边或notch根据需要指向需要的角度。传统的粘料级采用定向与粘接分开的方式进行，不但无法满足将参考边或notch指向特定的角度的需求而且粘接精度低大约在±15′，严重影响了单晶硅切片精度，导致晶体切片制品的不合格品比例很大，满足不了生产半导体级单晶硅的切片制品精度日益提高的需要。
发明内容
基于背景技术存在的无法满足将参考边或notch指向特定的角度的需求，严重影响了单晶硅切片精度，导致晶体切片制品的不合格品比例很大的技术问题，本发明提出了一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统。
本发明提出的一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统，包括料板机构、料板旋转机构、升降机构、摆转机构和驱动机构；
所述摆转机构包括安装座，安装座的顶部安装有减速机，减速机的顶部设有与减速机连接的第二电机，第二电机的一侧安装有第一编码器，驱动机构设置于第二电机的另一侧，第二电机靠近驱动机构的一侧还安装有水平设置的定位探针，安装座的底部还安装有第二直线导轨，第二直线导轨的一侧活动安装有丝杠，丝杠的一端通过第一联轴器安装有第三电机；
所述驱动机构包括行走部分、两组跟随行走部分运动的X光发生部分以及两组信号系统，其中行走部分的底部一侧设有驱动行走部分运动的蜗杆部分，蜗杆部分包括两组蜗杆、第一编码器、第四电机、蜗轮片和圆弧导轨组，第一编码器和第四电机对应安装于蜗杆的两端，蜗杆通过与蜗轮片咬合进而带动X光发生部分与信号系统在圆弧导轨组上做圆弧运动，运动的角度由第一编码器计数通过减速比计算得到准确数值。
优选地，所述圆弧导轨组包括第一圆弧导轨和第二圆弧导轨，其中第一圆弧导轨的长度大于第二圆弧导轨的长度，且第二圆弧导轨设有两个，第一圆弧导轨和其中一个第二圆弧导轨平行。
优选地，所述升降机构包括上下平行排列的升降板和底板，底板的一侧中间位置安装有第一电机，第一电机的输出轴上安装有电动推杆，且电动推杆的一端与升降板连接并带动升降板上下活动。
优选地，所述升降板和底板之间还设有固定板，底板和固定板之间连接有两个固定侧板，两个固定侧板相远离的一侧均安装有第一直线导轨，升降板的一侧还安装有两个活动侧板，两个活动侧板相靠近的一侧安装有滑块，且滑块在第一直线导轨内往复滑动。
优选地，所述固定板上开设有通孔和活动口，其中活动口开设于通孔的两侧，活动侧板的一端贯穿活动口延伸至固定板靠近底板的一侧，且滑块安装于活动侧板远离升降板的一侧。
优选地，所述料板机构包括粘料滑板，粘料滑板的顶部一侧安装有激光定位传感器，粘料滑板的顶部另一侧安装有气缸，激光定位传感器和气缸之间设有基准座和转接板，其中基准座固定安装于粘料滑板上，转接板安装于气缸的活塞杆上，基准座和转接板相靠近的一侧对应安装有基准条和压条，且基准条和压条相配合。
优选地，所述料板旋转机构包括连接座和安装于连接座顶部的回转工作台，其中回转工作台还安装于粘料滑板的底部，回转工作台的底部通过第二联轴器安装有第二编码器，回转工作台的一侧通过第三联轴器连接有第五电机。
本发明中，所述一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统设计布局合理，通过X射线单晶定向原理，实现在一台机上完成定向、粘接、复检，并且完成参考边或notch特定的指向要求并且使切片后精度控制在±3′以内，以满足半导体级单晶硅的切片制品精度日益提高的需要。
附图说明
图1为本发明提出的一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统的结构示意图；
图2为本发明提出的一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统的料板机构的结构示意图；
图3为本发明提出的一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统的料板旋转机构的结构示意图；
图4为本发明提出的一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统的升降机构的结构示意图；
图5为本发明提出的一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统的摆转机构的结构示意图；
图6为本发明提出的一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统的驱动机构的结构示意图；
图7为本发明提出的一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统的蜗杆部分的结构示意图；
图8为本发明提出的一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统的涡轮片部分的结构示意图；
图9为本发明提出的一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统的圆弧导轨组的结构示意图。
图中：1料板机构、2料板旋转机构、3升降机构、4摆转机构、5驱动机构、11粘料滑板、12激光定位传感器、13基准座、14气缸、15转接板、16压条、17基准条、21连接座、22回转工作台、23第二联轴器、24第二编码器、25第三联轴器、26第五电机、31升降板、32底板、33第一电机、34电动推杆、35固定板、36活动侧板、37固定侧板、38第一直线导轨、39滑块、41安装座、42减速机、43第二电机、44第一编码器、45第三电机、46定位探针、47第二直线导轨、48丝杠、49第一联轴器、51驱动行走部分、52X光发生部分、53蜗杆部分、54信号系统、531蜗杆、532第一编码器、533第四电机、534蜗轮片、535第一圆弧导轨、536第二圆弧导轨。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例
参照图1-9，一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统，包括料板机构1、料板旋转机构2、升降机构3、摆转机构4和驱动机构5；摆转机构4包括安装座41，安装座41的顶部安装有减速机42，减速机42的顶部设有与减速机42连接的第二电机43，第二电机43的一侧安装有第一编码器44，驱动机构5设置于第二电机43的另一侧，第二电机43靠近驱动机构5的一侧还安装有水平设置的定位探针46，安装座41的底部还安装有第二直线导轨47，第二直线导轨47的一侧活动安装有丝杠48，丝杠48的一端通过第一联轴器49安装有第三电机45，第三电机45通过第一联轴器49带动丝杠48使安装座41及安装座41以上部件在第二直线导轨47上做前后运动，以使定位探针46确定X射线测量点准确的定位在被测晶棒的端面。第二电机43通过减速机42带动驱动机构5做水平及竖直方向上的旋转运动，进而晶棒的水平以及垂直轴进行测量，旋转精度由第一编码器44控制；
驱动机构5包括行走部分51、两组跟随行走部分51运动的X光发生部分52以及两组信号系统54，其中行走部分51的底部一侧设有驱动行走部分51运动的蜗杆部分53，蜗杆部分53包括两组蜗杆531、第一编码器532、第四电机533、蜗轮片534和圆弧导轨组，第一编码器532和第四电机533对应安装于蜗杆531的两端，蜗杆531通过与蜗轮片534咬合进而带动X光发生部分52与信号系统54在圆弧导轨组上做圆弧运动，运动的角度由第一编码器532计数通过减速比计算得到准确数值。
本实施例中，圆弧导轨组包括第一圆弧导轨535和第二圆弧导轨536，其中第一圆弧导轨535的长度大于第二圆弧导轨536的长度，且第二圆弧导轨536设有两个，第一圆弧导轨535和其中一个第二圆弧导轨536平行。
升降机构3包括上下平行排列的升降板31和底板32，底板32的一侧中间位置安装有第一电机33，第一电机33的输出轴上安装有电动推杆34，且电动推杆34的一端与升降板31连接并带动升降板31上下活动，升降板31和底板32之间还设有固定板35，底板32和固定板35之间连接有两个固定侧板37，两个固定侧板37相远离的一侧均安装有第一直线导轨38，升降板31的一侧还安装有两个活动侧板36，两个活动侧板36相靠近的一侧安装有滑块39，且滑块39在第一直线导轨38内往复滑动，固定板35上开设有通孔和活动口，其中活动口开设于通孔的两侧，活动侧板36的一端贯穿活动口延伸至固定板35靠近底板32的一侧，且滑块39安装于活动侧板36远离升降板31的一侧。
首先底板32和固定侧板37、固定板35通过螺钉连接组成一个稳定的箱型机构，然后通过螺钉连接第一直线导轨38与滑块39，滑块39在通过螺钉连接上活动侧板36，然后再连接升降板31通过第一直线导轨38与滑块39的精度控制升降板31，在升降过程中不出现偏摆，电动推杆34通过螺丝一端连接于固定板35，另一端连接于升降板31，通过第一电机33带动电动推杆34在竖直方向的伸缩，进而带动升降板31做上下运动。
料板机构1包括粘料滑板11，粘料滑板11的顶部一侧安装有激光定位传感器12，粘料滑板11的顶部另一侧安装有气缸14，激光定位传感器12和气缸14之间设有基准座13和转接板15，其中基准座13固定安装于粘料滑板11上，转接板15安装于气缸14的活塞杆上，基准座13和转接板15相靠近的一侧对应安装有基准条17和压条16，且基准条17和压条16相配合。基准座13通过螺钉连接到粘料滑板11上，基准条17通过螺钉连接于基准座13上，基准条17可更换以适应不同的料板，激光定位传感,12可以确定料板与基准条17连接是否紧密贴合，气缸14带动压条16使料板在粘料过程中始终受力，使料板不会在粘料时产生偏移。
料板旋转机构2包括连接座21和安装于连接座21顶部的回转工作台22，其中回转工作台22还安装于粘料滑板11的底部，回转工作台22的底部通过第二联轴器23安装有第二编码器24，回转工作台22的一侧通过第三联轴器25连接有第五电机26。第五电机26通过第三联轴器25带动回转工作台22做水平旋转，以实现在水平方向的角度偏差修正及特殊的角度偏差要求，第二编码器24通过第二联轴器23直接连与回转工作台22的旋转平面精确显示与控制回转角度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统，包括料板机构(1)、料板旋转机构(2)、升降机构(3)、摆转机构(4)和驱动机构(5)，其特征在于：
所述摆转机构(4)包括安装座(41)，安装座(41)的顶部安装有减速机(42)，减速机(42)的顶部设有与减速机(42)连接的第二电机(43)，第二电机(43)的一侧安装有第一编码器(44)，驱动机构(5)设置于第二电机(43)的另一侧，第二电机(43)靠近驱动机构(5)的一侧还安装有水平设置的定位探针(46)，安装座(41)的底部还安装有第二直线导轨(47)，第二直线导轨(47)的一侧活动安装有丝杠(48)，丝杠(48)的一端通过第一联轴器(49)安装有第三电机(45)；
所述驱动机构(5)包括行走部分(51)、两组跟随行走部分(51)运动的X光发生部分(52)以及两组信号系统(54)，其中行走部分(51)的底部一侧设有驱动行走部分(51)运动的蜗杆部分(53)，蜗杆部分(53)包括两组蜗杆(531)、第一编码器(532)、第四电机(533)、蜗轮片(534)和圆弧导轨组，第一编码器(532)和第四电机(533)对应安装于蜗杆(531)的两端，蜗杆(531)通过与蜗轮片(534)咬合进而带动X光发生部分(52)与信号系统(54)在圆弧导轨组上做圆弧运动，运动的角度由第一编码器(532)计数通过减速比计算得到准确数值。
2.根据权利要求1所述的一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统，其特征在于，所述圆弧导轨组包括第一圆弧导轨(535)和第二圆弧导轨(536)，其中第一圆弧导轨(535)的长度大于第二圆弧导轨(536)的长度，且第二圆弧导轨(536)设有两个，第一圆弧导轨(535)和其中一个第二圆弧导轨(536)平行。
3.根据权利要求1所述的一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统，其特征在于，所述升降机构(3)包括上下平行排列的升降板(31)和底板(32)，底板(32)的一侧中间位置安装有第一电机(33)，第一电机(33)的输出轴上安装有电动推杆(34)，且电动推杆(34)的一端与升降板(31)连接并带动升降板(31)上下活动。
4.根据权利要求3所述的一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统，其特征在于，所述升降板(31)和底板(32)之间还设有固定板(35)，底板(32)和固定板(35)之间连接有两个固定侧板(37)，两个固定侧板(37)相远离的一侧均安装有第一直线导轨(38)，升降板(31)的一侧还安装有两个活动侧板(36)，两个活动侧板(36)相靠近的一侧安装有滑块(39)，且滑块(39)在第一直线导轨(38)内往复滑动。
5.根据权利要求4所述的一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统，其特征在于，所述固定板(35)上开设有通孔和活动口，其中活动口开设于通孔的两侧，活动侧板(36)的一端贯穿活动口延伸至固定板(35)靠近底板(32)的一侧，且滑块(39)安装于活动侧板(36)远离升降板(31)的一侧。
6.根据权利要求1所述的一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统，其特征在于，所述料板机构(1)包括粘料滑板(11)，粘料滑板(11)的顶部一侧安装有激光定位传感器(12)，粘料滑板(11)的顶部另一侧安装有气缸(14)，激光定位传感器(12)和气缸(14)之间设有基准座(13)和转接板(15)，其中基准座(13)固定安装于粘料滑板(11)上，转接板(15)安装于气缸(14)的活塞杆上，基准座(13)和转接板(15)相靠近的一侧对应安装有基准条(17)和压条(16)，且基准条(17)和压条(16)相配合。
7.根据权利要求1或6所述的一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统，其特征在于，所述料板旋转机构(2)包括连接座(21)和安装于连接座(21)顶部的回转工作台(22)，其中回转工作台(22)还安装于粘料滑板(11)的底部，回转工作台(22)的底部通过第二联轴器(23)安装有第二编码器(24)，回转工作台(22)的一侧通过第三联轴器(25)连接有第五电机(26)。
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