CN112917723B - 一种用于截断大尺寸单晶硅棒头尾的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于截断大尺寸单晶硅棒头尾的装置，该装置包括操作台，和依次设置在操作台上的单晶头部固定件、单晶等径部分固定件、单晶尾部锥体固定件和单晶尾部固定件；单晶头部固定件和单晶尾部固定件分别位于操作台的两端，二者结构相同，包括支撑杆和螺纹杆，该支撑杆上设有螺纹孔，螺纹杆通过该螺纹孔连接在支撑杆上，该螺纹杆在朝向单晶硅棒的端部上设有具有防滑涂层的端面；单晶等径部分固定件包括分别设置在操作台两侧边上的第二部件，该两个第二部件之间通过连接有可拆卸的软绳；单晶尾部锥体固定件包括分别位于操作台两侧和上部的固定件，该三个固定件的结构与单晶头部固定件的结构相同，还包括支撑单晶尾部锥体下部的横梁。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于截断大尺寸单晶硅棒头尾的装置，属于半导体硅材料生产领域。
背景技术
随着电子信息技术的发展，人们越来越离不开与电子相关的产品了，而半导体行业生产芯片和内存的材料中，硅材料仍是主要的组成部分。通过CZ生长的单晶硅棒，经过切片加工，经过晶圆厂做出集成电路，最后电子元器件拼装并做成市面上能够使用的电子产品以及工业产品等。为了降低成本，用在集成电路的抛光片尺寸越来越大。目前主流产品是8英寸和12英寸抛光片，所以要求半导体设备用的硅部件尺寸也越来越大，比如用做硅部件的16英寸和18英寸等大直径单晶。这就要求CZ生长的单晶硅棒尺寸要满足下游厂商的要求，但是单晶硅棒尺寸增大，在CZ生长单晶完成后，进行单晶硅棒去头尾工序可能会出现这种情况。
目前大家公认的单晶截断去头尾方法，正如图1所示，当单晶拉制完成，进入去头尾工序，在截断单晶棒时从线切割位置A、B处进行截断，将单晶等径部分b即合格产品区域与头部a或者尾部c线切到单晶1/2或者更少。因头部或者尾部段受力重心发生转移，支撑块21、22、23会发生微小移动，造成等径部分即合格产区域产生区域应力或者崩边，甚至出现单晶切裂的风险。因为合格产品每1毫米成本都很昂贵，在这里产生的损失对生产成本会造成直接的影响，所以怎样避免该工序中可能产生的不合格产品，对降低成本有着非常大的意义。
随着拉直的单晶尺寸越来越大，其单晶头部或者尾部的重量也是非常大的，如果在切割过程中，该部分产生轻微的变形或者移动都会对合格的部分产生巨大的影响，产生崩边或者单晶裂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于截断大尺寸(直径在350mm以上)单晶硅棒头尾的装置，来解决单晶在截断去头尾时出现产品崩边和单晶出现裂纹的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于截断大尺寸单晶硅棒头尾的装置，该装置包括操作台，和依次设置在操作台上的单晶头部固定件、单晶等径部分固定件、单晶尾部锥体固定件和单晶尾部固定件；
所述单晶头部固定件和所述单晶尾部固定件分别位于操作台的两端，二者结构相同，包括支撑杆和螺纹杆，该支撑杆上设有第一部件，该第一部件在沿支撑杆的方向上位置可调，该第一部件内设有螺纹孔，螺纹杆通过该螺纹孔连接在支撑杆上，该螺纹杆在朝向单晶硅棒的端部上设有具有防滑涂层的端面；
所述单晶等径部分固定件包括分别设置在操作台两侧边上的第二部件，该两个第二部件之间通过连接有可拆卸的软绳；
所述单晶尾部锥体固定件包括分别位于操作台两侧第一固定件、第二固定件和位于操作台上方的第三固定件以及支撑单晶尾部锥体下部的横梁，其中第一固定件、第二固定件和第三固定件的结构与单晶头部固定件的结构相同，第三固定件的支撑杆两端分别与第一固定件、第二固定件的支撑杆可拆卸的相互连接。
优选地，所述操作台上设有单晶承载空间，该承载空间垂直向上朝单晶硅棒的面方向且具有弧度。
优选地，所述单晶等径部分固定件的数量为两个以上，等间隔设置在操作台上与单晶等径部分对应的位置上。
优选地，所述横梁接近并平行于操作台，在横梁的两端通过旋转部件控制横梁在上下方向的位置，通过控制该横梁向上移动来支撑单晶尾部锥体的下部。
优选地，所述旋转部件一端设有齿轮，该齿轮与设置在横梁端部的齿轮槽配合，通过控制旋转部件转动，齿轮带动齿轮槽上下移动，从而带动横梁上下移动。
优选地，所述单晶尾部锥体固定件的数量为3个，均匀分布在与单晶尾部锥体对应的位置上。
本发明的优点在于：
本发明的装置可以很好的解决目前超大直径单晶硅棒在进入截断去头尾工序后单晶裂或者单晶崩边的问题，尾部部分设计的部件可以保证线锯切割尾部单晶时，固定尾部，防止其重心发生变化，造成单晶裂或者崩边的问题；头部部分设计的部件可以固定单晶头部部分，因进刀位置的加深，可以对单晶头部部分起到很好的支撑，防止其移动对单晶等径部分造成单晶裂或者崩边；这是一种很好的避免超大直径单晶在单晶硅棒去头尾工序单晶裂或者崩边的装置，能够显著提高单晶收率、合格率，最终达到降低成本的目的。
附图说明
图1为现有单晶截断去头尾所用装置的结构示意图。
图2为本发明用于截断大尺寸单晶硅棒头尾的装置的结构示意图。
图3为单晶头部固定件的结构示意图。
图4为从操作台一端观察到的操作台和单晶等径部分固定件的结构示意图。
图5为单晶尾部固定件的结构示意图。
图6为横梁端部旋转部件与横梁之间的连接关系示意图。
图7为采用本发明的装置用于截断大尺寸单晶硅棒头尾的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图2、3所示，本发明的用于截断大尺寸单晶硅棒头尾的装置包括操作台1，和在操作台上从一端向另一端依次设置的单晶头部固定件2、单晶等径部分固定件3、单晶尾部锥体固定件4和单晶尾部固定件5；单晶头部固定件2和单晶尾部固定件5分别位于操作台的两端，二者结构相同，包括支撑杆6和螺纹杆7，该支撑杆6上设有第一部件8，该第一部件8在沿支撑杆6的方向上位置可调，该第一部件8内设有螺纹孔，螺纹杆7通过该螺纹孔连接在支撑杆6上，该螺纹杆7在朝向单晶硅棒的端部上设有具有防滑涂层的端面9。通过调整第一部件在支撑杆上的位置，即上下方向上的位置，从而能够根据单晶尺寸不同上下调整中心的固定位置。通过旋转螺纹杆7使其在螺纹孔中相对于第一部件8左右移动，螺纹杆7的端面与单晶硅棒的头部接触时，防滑涂层进一步起到固定作用。
如图4所示，操作台1上设有单晶承载空间16，该承载空间垂直向上朝单晶硅棒的面方向且具有弧度，防止单晶滚动。单晶等径部分固定件包括分别设置在操作台两侧边上的第二部件10，该两个第二部件10之间通过连接有可拆卸的软绳11。如图2所示，单晶等径部分固定件的数量为两个以上，等间隔设置在操作台上与单晶等径部分对应的位置上。软绳为软性耐拉的绳子，第二部件与软绳之间的连接部分为可打开的开关装置，其作用是方便放置和固定单晶硅棒。
如图5所示，单晶尾部锥体固定件4包括分别位于操作台两侧第一固定件12、第二固定件13和位于操作台上方的第三固定件14以及支撑单晶尾部锥体下部的横梁15，其中第一固定件12、第二固定件13和第三固定件14的结构与单晶头部固定件2的结构相同，第三固定件14的支撑杆与第一固定件12的支撑杆之间以可拆卸的方式连接。
如图6所示，横梁15接近并平行于操作台1，在横梁15的两端通过旋转部件17控制横梁在上下方向的位置，通过控制该横梁向上移动来支撑单晶尾部锥体的下部。如图6所示，旋转部件17一端设有齿轮18，该齿轮18与设置在横梁端部的齿轮槽19配合，通过控制旋转部件17转动，齿轮18带动齿轮槽上下移动，从而带动横梁上下移动。
如图1所示，单晶尾部锥体固定件的数量为3个，均匀分布在与单晶尾部锥体对应的位置上。每一个单晶尾部锥体固定件都可以根据尾部的直径大小，相应的调整从而固定尾部不同直径的位置。第一固定件、第二固定件和第三固定件均为手动转动的部件，驱动螺纹杆前进，从而使得位于螺纹杆端部的端面与单晶尾部锥体部分接触；同时通过转动旋转部件17带动横梁向上移动接触单晶尾部锥体的下部，从而在单晶尾部锥体的上方、两侧、下方等四个方位来固定单晶尾部锥体。位于操作台最右侧的单晶尾部固定件5与单晶头部固定件的作用原理相同，其作用也是固定单晶尾部防止其左右移动。从而更有效的防止切割的过程中，单晶硅棒尾部移动造成崩边或者单晶裂；同时在单晶尾部被切割完后，单晶尾部锥体固定件与单晶尾部固定件配合，为单晶尾部提供稳定的支撑。
在使用本发明的装置进行大直径单晶硅棒的切割时，操作步骤如下：
步骤1：将单晶头部固定件的螺纹杆旋转至最左侧，单晶等径部分固定件的软绳处于打开状态，单晶尾部锥体固定件的第三固定件与第一固定件之间为打开状态，第一固定件和第二固定件的螺纹杆均旋转至最外侧，横梁位于最低位置，单晶尾部固定件的螺纹杆旋转至最右侧。
步骤2：将待切单晶硅棒水平放置于操作台上的单晶硅棒承载空间，使单晶硅棒的等径部分及尾部锥体部分分别与操作台上的单晶等径部分固定件、单晶尾部锥体固定件的位置相对应。
步骤3：调整头部固定件的第一部件对准单晶硅棒的头部中心位置，旋转螺纹杆使得螺纹杆的端面与单晶头部中心接触，至手动旋转不动为止。
步骤4：同上步骤3调整单晶尾部固定件。
步骤5：将单晶等径部分固定件的软绳与第二部件连接并束紧单晶硅棒。
步骤6：手动旋转横梁两端的旋转部件，使横梁与单晶硅棒尾部锥体下部接触，至手动旋转不动为止。
步骤7：调整第一固定件、第二固定件的螺纹杆使其端面与单晶硅棒尾部锥体接触，至旋转不动为止。
步骤8：调整第三固定件的螺纹杆使其端面与单晶硅棒尾部锥体接触，至旋转不动为止，安装完成后如图7所示。
步骤9：按图7中所示的进刀位置A、B进行切割。
步骤10：切割完成后，将单晶头部固定件和单晶尾部固定件的螺旋杆旋至最外侧。
步骤11：将单晶等径部分固定件的软绳从第二部件拆卸打开，使用夹具将单晶等径部分取下。
步骤12：将单晶尾部锥体固定件的第一固定件、第二固定件、第三固定件的螺纹杆旋转至最初位置，将横梁两端的旋转部件旋至最初位置，并将单晶硅棒头部和尾部不需要的部分放至合适位置。
Claims (5)
1.一种用于截断大尺寸单晶硅棒头尾的装置，其特征在于，该装置包括操作台，和依次设置在操作台上的单晶头部固定件、单晶等径部分固定件、单晶尾部锥体固定件和单晶尾部固定件；
所述单晶头部固定件和所述单晶尾部固定件分别位于操作台的两端，二者结构相同，包括支撑杆和螺纹杆，该支撑杆上设有第一部件，该第一部件在沿支撑杆的方向上位置可调，该第一部件内设有螺纹孔，螺纹杆通过该螺纹孔连接在支撑杆上，该螺纹杆在朝向单晶硅棒的端部上设有具有防滑涂层的端面；
所述单晶等径部分固定件包括分别设置在操作台两侧边上的第二部件，该两个第二部件之间连接有可拆卸的软绳；
所述单晶尾部锥体固定件包括分别位于操作台两侧的 第一固定件、第二固定件和位于操作台上方的第三固定件以及支撑单晶尾部锥体下部的横梁，其中第一固定件、第二固定件和第三固定件的结构与单晶头部固定件的结构相同，第三固定件的支撑杆两端分别与第一固定件、第二固定件的支撑杆可拆卸的相互连接；
所述横梁接近并平行于操作台，在横梁的两端通过旋转部件控制横梁在上下方向的位置，通过控制该横梁向上移动来支撑单晶尾部锥体的下部。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述操作台上设有单晶承载空间，该承载空间垂直向上朝单晶硅棒的面方向且具有弧度。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单晶等径部分固定件的数量为两个以上，等间隔设置在操作台上与单晶等径部分对应的位置上。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述旋转部件一端设有齿轮，该齿轮与设置在横梁端部的齿轮槽配合，通过控制旋转部件转动，齿轮带动齿轮槽上下移动，从而带动横梁上下移动。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单晶尾部锥体固定件的数量为3个，均匀分布在与单晶尾部锥体对应的位置上。
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