CN115070977A - 一种晶体割圆系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出的一种晶体割圆系统及方法，通过将第一限位机构放置在下夹具板与样品台之间，第二限位机构放置在样品与下夹具板之间，使得样品台支撑第一限位机构，第一限位机构支撑第二限位机构，第二限位机构支撑加工样品；在加工即将完成时，将第二限位机构移动至待切割下来部分的下方，承载待切割下来的圆片的大部分重量；与此同时，在切割线处均匀打胶，进行双重固定，进而完成整圆加工。

Description

一种晶体割圆系统及方法
技术领域
本发明涉及一种晶体割圆系统及方法，属于半导体材料加工技术领域。
背景技术
随着量子信息、人工智能等高新技术的发展，半导体新体系及其微电子等多功能器件技术也在更新迭代。虽然前三代半导体技术持续发展，但也已经逐渐呈现出无法满足新需求的问题，特别是难以同时满足高性能、低成本的要求。在此背景下，人们将目光开始转向拥有小体积、低功耗等优势的第四代半导体。第四代半导体是指以氧化镓和锑化物等为代表的半导体材料，相比其他半导体材料，第四代半导体材料拥有体积更小、能耗更低、功能更强等优势，可以在苛刻的环境条件下能够更好地运用在光电器件、电力电子器件中。然而，第四代半导体材料工艺难度大，技术门槛高，是业界公认的最难生长、加工、调控的半导体。因此，攻克上述技术难点迫在眉睫。
一般情况下，生长出的晶体具有不规则形状，需要对晶体进行切割圆形，形成晶圆。在对材料进行切圆时，一般采用线切割的方式进行加工，采用数控编程的方式输入被切割材料的形状，例如圆形，对材料切割成圆。常见的线切割方式主要有电火花切割和金刚石切割，然而，当加工的材料不导电或者导电性差时，电火花线切割机无法工作，为此，金刚石切割机便开始显现其加工优势。只要待加工材料的硬度比金刚石线的硬度小，金刚石切割机对导电和不导电材料均可加工。
在实际加工时，金刚石切割存在如下技术问题：在采用金刚石切割机对半导体材料进行加工时，数控编程的输入为圆形，但是实际切割出的样品并非标准圆形，切割出的样品具有缺口。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种晶体割圆系统及方法，旨在解决上述晶体割圆过程中，无法获得标准圆形的问题。
本发明提供一种晶体割圆系统，包括：载物台1、样品台2、夹具3、样品4、冷却水管5、导向轮6、切割线61、张紧轮7、Y轴8、X轴9、控制箱10、绕丝筒11、机架12、调整地脚13、计算机、第一限位机构14、第二限位机构15；其中，第一限位机构14和第二限位机构15的形状均为长方体；所述夹具3包括下夹具板31、上夹具板32以及螺钉33，样品4放置于下夹具板31和上夹具板32之间，通过螺钉33紧固；所述下夹具板31固定在样品台2上，所述样品台2放置于载物台1上；第一限位机构14放置在下夹具板31与样品台2之间，所述第二限位机构15放置在样品4与下夹具板31之间，样品台2支撑第一限位机构14；第一限位机构14支撑第二限位机构15，第二限位机构15支撑加工样品4；其中，第一限位机构14和第二限位机构15均不阻碍切割线61的运动。
优选地，所述第一限位机构14和第二限位机构15设置为可拆卸。
优选地，所述第一限位机构14可放置于下夹具板31和样品台2之间空隙的任一位置，第二限位机构15可放置于样品4和下夹具板31之间空隙的任一位置。
优选地，晶体割圆系统工作过程中，所述第一限位机构14为固定机构，所述第二限位机构15为可活动机构。
优选地，所述调整地脚13能够上下调节。
优选地，所述切割线61为金刚石线。
优选地，所述金刚石线的直径为0.35mm。
本发明提供一种晶体割圆方法，其采用如本发明所述的一种晶体割圆系统进行，所述方法包括如下步骤：
a.粘贴晶片：
样品4由晶片和玻璃片构成，所述玻璃片起承载作用；
将玻璃片放置在加热台上，启动加热台电源，对玻璃片进行加热；
待温度达到80℃时，使用粘接蜡在玻璃片上轻轻滑动，使其融化；
将晶片放置于粘接蜡融化的位置，使其与玻璃片接触，在晶片的表面放置两张无纺布，将铁柱压在晶片和玻璃片上，排出多余的粘接蜡和空气，并冷却样品4；
b.使用夹具3夹持样品4：将样品放置于下夹具板31和上夹具板32之间，通过螺钉33紧固；
c.将第一限位机构14放置在下夹具板31与样品台2之间，第二限位机构15放置在样品4与下夹具板31之间，使样品台2支撑第一限位机构14，第一限位机构14支撑第二限位机构15，第二限位机构15支撑待加工的样品4；
d.打开控制箱10上的电源开关，计算机进入线切割控制系统，点击绘图界面，选择绘制的形状为圆形，输入圆形的半径以及切入点，生成切割轨迹；
e.进入加工程序进行参数设置；
f.发送加工任务进行加工；
g.在加工即将完成时，将第二限位机构15移动至待切割下来部分的下方，承载待切割下来的圆片的大部分重量，使用胶枪在已加工的切割痕上间隔打5-6个胶点；
h.完成整圆加工。
本发明的有益效果：
（1）将第一限位机构放置在下夹具板与样品台之间，第二限位机构放置在下夹具板与样品之间，使得样品台支撑第一限位机构，第一限位机构支撑第二限位机构，第二限位机构支撑加工样品，在加工即将完成时，将第二限位机构移动至待切割下来部分的下方，承载待切割下来的圆片的大部分重量，与此同时，在切割线处均匀打胶，进行双重固定，进而完成整圆加工，避免了缺口的产生，提高了加工良率。
（2）第一限位机构和第二限位机构设置为可拆卸，在使用时将其装上，在不使用时将其拆卸下来便于保存。
（3）第一限位机构可放置于下夹具板和样品台之间空隙的任一位置，第二限位机构可放置于样品和下夹具板之间空隙的任一位置，可以根据晶片的目标形状和目标尺寸，灵活的设置第一限位机构和第二限位机构的位置，进而避免第一限位机构和第二限位机构阻碍切割线的运动。
（4）晶体割圆系统工作过程中，所述第一限位机构为固定机构，所述第二限位机构为可活动机构，相比于整体固定的限位机构，本发明设计的可活动的限位机构使得切割线的可动行程更大。
附图说明
图1为本发明提供的一种晶体割圆系统示意图；
图2为图2的局部放大图；
图3为图3的侧视图；
图4为缺口形成过程示意图；
图5为本发明提供的一种晶体割圆系统局部立体示意图；
图6为采用本发明提供的晶体割圆系统切割出的整圆的示意图。
图中：1-载物台；2-样品台；3-夹具；4-样品；5-冷却水管；6-导向轮；7-张紧轮；8-Y轴；9-X轴；10-控制箱；11-绕丝筒；12-机架；13-调整地脚；14-第一限位机构；15-第二限位机构。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见说明书附图1-3，本实施例提供一种晶体割圆系统，其特征在于：包括：载物台1、样品台2、夹具3、样品4、冷却水管5、导向轮6、切割线61、张紧轮7、Y轴8、X轴9、控制箱10、绕丝筒11、机架12、调整地脚13、计算机、第一限位机构14、第二限位机构15；其中，第一限位机构14和第二限位机构15的形状均为长方体；所述夹具3包括下夹具板31、上夹具板32以及螺钉33，样品4放置于下夹具板31和上夹具板32之间，通过螺钉33紧固；所述下夹具板31固定在样品台2上，所述样品台2放置于载物台1上；第一限位机构14放置在下夹具板31与样品台2之间，所述第二限位机构15放置在样品4与下夹具板31之间，样品台2支撑第一限位机构14；第一限位机构14支撑第二限位机构15，第二限位机构15支撑加工样品4；其中，第一限位机构14和第二限位机构15均不阻碍切割线61的运动。
在本实施例中，如果不设置第一限位机构14和第二限位机构15，设置切割圆形的程序生成切割轨迹后，所述切割线61按照切割轨迹进行割圆，参见图4，假设切割轨迹为逆时针方向，在切割即将结束时，由于样品4的下表面没有承载物，待切割下来的圆片自身重量较大，使其在还没有加工完成时，就从样品4上脱落，从而无法完成整圆的切割，因此会在圆片上产生缺口。与此同时，由于样品台2以及夹具3为镂空设计，使得其跌落至载物台1上，严重的撞击直接导致晶圆碎裂。
基于此，在本实施例中设置了第一限位机构14和第二限位机构15，参见附图5，示出了第一限位机构14、第二限位机构15以及下夹具板31三者之间的位置关系。在图5中，存在如下关系：L1=L2=L3，L3+L4=L5，其中，L1、L2、L5为下夹具板31不同边的长度，L3为第一限位机构14一条边的长度，L4为第二限位机构15一条边的长度。将第一限位机构14放置在下夹具板31与样品台2之间，所述第二限位机构15放置在样品4与下夹具板31之间，由上述关系可知，所以样品台2支撑第一限位机构14，所述第一限位机构14支撑第二限位机构15，第二限位机构15支撑加工样品4。这样，在加工即将完成时，将第二限位机构15移动至待切割下来的圆片的下方，承载待切割下来的圆片的大部分重量，与此同时，在已加工的切割痕上均匀打胶进行双重固定，进而完成整圆加工，产品良率大大增加，采用本发明提供的晶体割圆系统切割出的整圆如图6所示。
在一个具体的实施例中，第一限位机构14和第二限位机构15设置为可拆卸，在使用时将其装上，在不使用时将其拆卸下来便于保存。其中，一方面，使用时，所述第一限位机构14可放置于下夹具板31和样品台2之间空隙的任一位置，第二限位机构15可以放置于样品4和下夹具板31之间空隙的任一位置。这样可以根据晶片的目标形状和目标尺寸灵活的设置第一限位机构14和第二限位机构15的位置，进而避免第一限位机构14和第二限位机构15阻碍切割线61的运动。另一方面在于，晶体割圆系统工作过程中，所述第一限位机构14为固定机构，所述第二限位机构15为可活动机构。相比于整体固定的限位机构，本发明设计的可活动的限位机构使得切割线61的可动行程更大。具体地，在实际使用过程中，待加工即将完成时，才将第二限位机构15滑动至待切割下来部分的下方，这样，增加了已切割部分的行程，使得在有限的空间内切割线61的可动行程更大。
在一个具体的实施例中，所述调整地脚13能够上下调节。
在一个具体实施例中，所述切割线61为金刚石线。
在一个具体实施例中，所述金刚石线的直径为0.35mm。
本实施例提供一种晶体割圆方法，其采用如本发明所述的一种晶体割圆系统进行，所述方法包括如下步骤：
a.粘贴晶片：
样品4由晶片和玻璃片构成，所述玻璃片起承载作用；
将玻璃片放置在加热台上，启动加热台电源，对玻璃片进行加热；
待温度达到80℃时，使用粘接蜡在玻璃片上轻轻滑动，使其融化；
将晶片放置于粘接蜡融化的位置，使其与玻璃片接触，在晶片的表面放置两张无纺布，将铁柱压在晶片和玻璃片上，排出多余的粘接蜡和空气，并冷却样品4；
b.使用夹具3夹持样品4：将样品放置于下夹具板31和上夹具板32之间，通过螺钉33紧固；
c.将第一限位机构14放置在下夹具板31与样品台2之间，第二限位机构15放置在样品4与下夹具板31之间，使样品台2支撑第一限位机构14，第一限位机构14支撑第二限位机构15，第二限位机构15支撑待加工的样品4；
d.打开控制箱10上的电源开关，计算机进入线切割控制系统，点击绘图界面，选择绘制的形状为圆形，输入圆形的半径以及切入点，生成切割轨迹；
e.进入加工程序进行参数设置；
f.发送加工任务进行加工；
g.在加工即将完成时，将第二限位机构15移动至待切割下来部分的下方，承载待切割下来的圆片的大部分重量，使用胶枪在已加工的切割痕上间隔打5-6个胶点；
h.完成整圆加工。
采用本发明提供的一种晶体割圆系统和方法，能够完成整圆加工，产品良率大大增加。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种晶体割圆系统，其特征在于：包括：载物台（1）、样品台（2）、夹具（3）、样品（4）、冷却水管（5）、导向轮（6）、切割线（61）、张紧轮（7）、Y轴（8）、X轴（9）、控制箱（10）、绕丝筒（11）、机架（12）、调整地脚（13）、计算机、第一限位机构（14）、第二限位机构（15）；其中，第一限位机构（14）和第二限位机构（15）的形状均为长方体；所述夹具（3）包括下夹具板（31）、上夹具板（32）以及螺钉（33），样品（4）放置于下夹具板（31）和上夹具板（32）之间，通过螺钉（33）紧固；所述下夹具板（31）固定在样品台（2）上，所述样品台（2）放置于载物台（1）上；第一限位机构（14）放置在下夹具板（31）与样品台（2）之间，所述第二限位机构（15）放置在样品（4）与下夹具板（31）之间，样品台（2）支撑第一限位机构（14）；第一限位机构（14）支撑第二限位机构（15），第二限位机构（15）支撑加工样品（4）；其中，第一限位机构（14）和第二限位机构（15）均不阻碍切割线（61）的运动。
2.根据权利要求1所述的一种晶体割圆系统，其特征在于：所述第一限位机构（14）和第二限位机构（15）设置为可拆卸。
3.根据权利要求1所述的一种晶体割圆系统，其特征在于：所述第一限位机构（14）可放置于下夹具板（31）和样品台（2）之间空隙的任一位置，第二限位机构（15）可放置于样品（4）和下夹具板（31）之间空隙的任一位置。
4.根据权利要求1所述的一种晶体割圆系统，其特征在于：晶体割圆系统工作过程中，所述第一限位机构（14）为固定机构，所述第二限位机构（15）为可活动机构。
5.根据权利要求1所述的一种晶体割圆系统，其特征在于：所述调整地脚（13）能够上下调节。
6.根据权利要求1所述的一种晶体割圆系统，其特征在于：所述切割线（61）为金刚石线。
7.根据权利要求6所述的一种晶体割圆系统，其特征在于：所述金刚石线的直径为0.35mm。
8.一种晶体割圆方法，其采用如权利要求1-7任一项所述的一种晶体割圆系统进行，所述方法包括如下步骤：
a.粘贴晶片：
样品（4）由晶片和玻璃片构成，所述玻璃片起承载作用；
将玻璃片放置在加热台上，启动加热台电源，对玻璃片进行加热；
待温度达到80℃时，使用粘接蜡在玻璃片上轻轻滑动，使其融化；
将晶片放置于粘接蜡融化的位置，使其与玻璃片接触，在晶片的表面放置两张无纺布，将铁柱压在晶片和玻璃片上，排出多余的粘接蜡和空气，并冷却样品（4）；
b.使用夹具（3）夹持样品（4）：将样品放置于下夹具板（31）和上夹具板（32）之间，通过螺钉（33）紧固；
c.将第一限位机构（14）放置在下夹具板（31）与样品台（2）之间，第二限位机构（15）放置在样品（4）与下夹具板（31）之间，使样品台（2）支撑第一限位机构（14），第一限位机构（14）支撑第二限位机构（15），第二限位机构（15）支撑待加工的样品（4）；
d.打开控制箱（10）上的电源开关，计算机进入线切割控制系统，点击绘图界面，选择绘制的形状为圆形，输入圆形的半径以及切入点，生成切割轨迹；
e.进入加工程序进行参数设置；
f.发送加工任务进行加工；
g.在加工即将完成时，将第二限位机构（15）移动至待切割下来部分的下方，承载待切割下来的圆片的大部分重量，使用胶枪在已加工的切割痕上间隔打5-6个胶点；
h.完成整圆加工。
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