CN215588684U - 一种用于碳化硅晶锭边缘加工的装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于碳化硅晶锭边缘加工的装置，包括：用于放置碳化硅晶锭的支撑台，和位于支撑台上方的旋转打磨组件，旋转打磨组件包括打磨转轴，打磨转轴与支撑台同轴设置；打磨转轴连接有悬于支撑台上方的打磨悬臂，打磨悬臂远离所述打磨转轴的一端设置有打磨片，打磨片在使用状态下与碳化硅晶锭的边缘侧部表面接触。本申请提供的碳化硅晶锭边缘的加工装置，能够有效去除晶锭边缘的环形缺陷区域，并且有助于控制晶锭边缘的打磨量，实现均匀打磨，同时又使得支撑台上的碳化硅晶锭在与打磨片接触打磨时晶锭整体受力，特别是使得晶锭的边缘部分受力更均匀，避免因晶锭边缘区域部分受力而造成晶锭应力加剧造成裂痕的风险。

Description

一种用于碳化硅晶锭边缘加工的装置

技术领域

本申请属于晶体加工设备技术领域，具体涉及一种用于碳化硅晶锭边缘加工的装置。

背景技术

目前SiC晶体工业生产多采用物理气相法(即PVT法)进行生产，但由于其生长条件要求较高，在生长过程中易造成晶体缺陷，而晶体缺陷的形成限制了其性能的提高和进一步的应用与发展。特别是在碳化硅晶体的边缘部位，由于坩埚上方由中心位置向外侧的径向温梯逐渐增大，因此晶体边缘位置相较于中部位置温差较大，容易产生集中的应力区域，以及数量较多且较为集中的缺陷，例如边缘位错、微管、多晶和低角度晶界等，在晶体上表现为环形的缺陷集中区，后期需要将该部分环形缺陷区域去除。

在实际生产工艺中往往采用砂轮打磨机对碳化硅晶锭进行打磨，即将碳化硅晶锭靠近并接触高速旋转的打磨砂轮进行打磨。然而，碳化硅晶锭边缘的环形缺陷区域中还存在集中的应力区域，采用上述打磨方式会增加应力加剧的风险，造成晶锭内部出现裂痕，影响晶锭质量。

实用新型内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种用于碳化硅晶锭边缘加工的装置，该装置包括：

用于放置碳化硅晶锭的支撑台，和

位于所述支撑台上方的旋转打磨组件，所述旋转打磨组件包括打磨转轴，所述打磨转轴与所述支撑台同轴设置；所述打磨转轴连接有多个周向设置的、悬于所述支撑台上方的打磨悬臂，所述打磨悬臂远离所述打磨转轴的一端设置有打磨片，所述打磨片在使用状态下与碳化硅晶锭的边缘侧部表面连续接触；

还包括打磨驱动电机，所述打磨驱动电机用于驱动所述打磨转轴轴向旋转，进而驱动所述打磨悬臂和所述打磨片绕所述支撑台轴向旋转，以使得所述打磨片对放置在所述支撑台上的碳化硅晶锭边缘进行打磨加工。

本申请提供的加工装置，通过在支撑台上方设置包括周向旋转的旋转打磨组件，使得在打磨晶锭时无需移动晶锭，并通过打磨转轴轴向旋转，使得打磨悬臂和打磨片围绕支撑台上的晶锭轴向旋转，进而对碳化硅晶锭边缘进行打磨加工，有效去除晶锭边缘的环形缺陷区域。如此设置的打磨方式，一方面，能够使得支撑台上的碳化硅晶锭在与打磨片接触打磨时晶锭整体受力，特别是使得晶锭的边缘部分受力更均匀，避免因晶锭边缘区域部分受力而造成晶锭应力加剧造成裂痕的风险。另一方面，围绕碳化硅晶锭周向旋转打磨的打磨方式，有助于控制晶锭边缘的打磨量，实现均匀打磨。

进一步地，所述打磨片为方形，或与碳化硅晶锭的边缘侧部表面相匹配的弧形。

进一步地，所述打磨片的在轴向上的长度不小于碳化硅晶锭的厚度。

进一步地，所述打磨悬臂为机械伸缩臂。

其中，所述机械伸缩臂可以选择现有技术中常见的可伸缩的机械臂，并且沿碳化硅的径向伸缩。如此设置以便于在打磨时，打磨悬臂可以在旋转的同时沿径向进行收缩，以实现对晶锭边缘实现连续打磨，并且还可以通过控制机械伸缩臂的收缩量控制对晶锭边缘的打磨量。

进一步地，所述打磨悬臂的数量为2～8个。

进一步地，所述打磨悬臂的数量为4个，且4个所述打磨悬臂的所述打磨片环绕所述支撑台均匀分布。

进一步地，还包括设置于所述支撑台底部的支撑台旋转轴，和用于驱动所述支撑台旋转轴旋转的支撑台旋转电机。

进一步地，所述支撑台旋转轴的旋转方向与所述打磨转轴的旋转方向相反，以提高旋转打磨组件的打磨效率。

进一步地，所述支撑台的承载表面涂有固定胶。

进一步地，还包括升降机构，所述升降机构与所述打磨转轴连接，用于调整旋转打磨组件的高度位置。可选的，所述升降机构可以是现有技术中已知的伸缩升降机构。

优选的，所述装置还包括控制器，用于控制驱动电机运行、伸缩机械臂的伸缩动作和/或其他构件运行等。

本申请能产生的有益效果包括但不限于：

本申请提供的碳化硅晶锭边缘的加工装置，通过设置包括周向旋转的旋转打磨组件对碳化硅晶锭进行周向打磨的方式，能够有效去除晶锭边缘的环形缺陷区域，并且有助于控制晶锭边缘的打磨量，实现均匀打磨，同时又使得支撑台上的碳化硅晶锭在与打磨片接触打磨时晶锭整体受力，特别是使得晶锭的边缘部分受力更均匀，避免因晶锭边缘区域部分受力而造成晶锭应力加剧造成裂痕的风险。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请提供的用于碳化硅晶锭边缘加工装置的一种实施例的结构示意图；

图中：1、支撑台；2、碳化硅晶锭；3、打磨转轴；4、打磨悬臂；5、打磨片；6、支撑台旋转轴；7、打磨驱动电机；8、支撑台旋转电机；9、升降机构。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本申请的实施例提供了一种用于碳化硅晶锭边缘加工的装置，具体的，该装置特别适用于对碳化硅晶锭的边缘进行打磨，以去除边缘的环形缺陷区域，保留晶锭中部的高质量晶体。如图1所示，该装置包括：

支撑台1和位于支撑台1上方的旋转打磨组件。其中，支撑台1用于放置并固定碳化硅晶锭2，并且当碳化硅晶锭2被放置在支撑台1上时，晶锭的圆形表面朝上。优选的，支撑台1的承载表面涂有固定胶，以对碳化硅晶锭2进行固定。

如图1所示，旋转打磨组件包括打磨转轴3，并且打磨转轴3与支撑台1同轴设置。在打磨转轴3上连接有多个悬于支撑台1上方的打磨悬臂4，并且多个打磨悬臂4围绕支撑台1的周向均匀分布设置，每个打磨悬臂4远离打磨转轴3的一端设置有打磨片5，打磨片5在使用状态下与碳化硅晶锭2的边缘侧部表面连续接触。并且，该装置还包括打磨驱动电机7，打磨驱动电机7用于驱动打磨转轴3轴向旋转，进而驱动打磨悬臂4和打磨片5绕支撑台1轴向旋转，以使得打磨片5对放置在支撑台1上的碳化硅晶锭2边缘进行打磨加工。

在优选的实施方式中，打磨悬臂4的数量为2～8个。在如图1所示的实施例中，打磨悬臂4的数量为4个，且4个打磨悬臂4的打磨片5环绕支撑台1均匀分布。与此同时，打磨悬臂4为机械伸缩臂，优选为能够沿径向进行直线伸长或收缩的伸缩臂，其中，机械伸缩臂可以选择现有技术中常见的可伸缩的机械臂。如此设置以便于在打磨转轴3带动打磨悬臂4进行轴向旋转时，打磨悬臂4能够在旋转的同时沿径向进行收缩，以实现对晶锭边缘实现连续打磨，并且还可以通过控制机械伸缩臂的收缩量控制对晶锭边缘的打磨量，解决常规打磨方法的打磨量不可控的问题。可以理解的是，打磨悬臂4在初始状态下伸长至碳化硅晶锭2的边缘外侧，开始旋转后同时向内侧收缩，以实现与晶锭边缘侧表面连续接触。

其中，打磨片5的形状可以为方形，此时打磨片5与碳化硅晶锭2的侧部边缘呈线形接触；或者，也可以为与碳化硅晶锭的边缘侧部表面相匹配的弧形，此时打磨片5与碳化硅晶锭2的侧部边缘呈面形接触。

其中，方形或弧形的打磨片5的一端固定在打磨悬臂4上，另一端成悬空状态。此时打磨片5与碳化硅晶锭2的轴向平行设置，并且在轴向上的长度不小于碳化硅晶锭2的厚度，以使得在进行打磨时，能够对碳化硅晶锭2的边缘顶端和底端同时打磨。此外，尽管打磨片5的一端呈悬空状态，但可以通过选用硬度较大的材质制成打磨片，或者控制打磨悬臂4的收缩速度，保证打磨片5悬空的一端不向外偏移，进而保证对碳化硅晶锭2的边缘顶端和底端打磨量相等。

如图1所示，在优选的实施例中，该装置还包括设置于支撑台1底部的支撑台旋转轴6和支撑台旋转电机8，其中支撑台旋转电机8可用于驱动支撑台旋转轴6旋转。更优选的，支撑台旋转轴6的旋转方向与打磨转轴3的旋转方向相反，以在打磨时进一步提高旋转打磨组件的打磨效率。

继续参阅图1，在一种实施方式中，该装置还可以包括升降机构9。其中升降机构9与打磨转轴3连接，用于调整打磨悬臂4和打磨片5的高度位置，进而与碳化硅晶锭2的位置配合。可选的，升降机构9可以是现有技术中已知的升降机构，例如图1中所示的伸缩升降台。

优选的，上述实施例提供的加工装置还包括控制器，用于控制各个驱动电机的运行、伸缩机械臂的伸缩动作和/或其他构件运行等，可以选择现有的商品化控制器产品以及控制方法实现，在此不再赘述。

在一种实施方式中，上述实施例提供的加工装置的使用方法如下：

步骤一、通过升降机构9使打磨转轴3上升，以空出较大的放置空间；将碳化硅晶锭2通过AB胶黏贴在支撑台1上；

步骤二、将打磨转轴3下降，使得打磨片5的底端与碳化硅晶锭2的底部在同一水平线，并调整采用机械伸缩臂的打磨悬臂4，使打磨片5靠近碳化硅晶锭2的边缘，距离10-20mm；

步骤三、开启打磨驱动电机7和支撑台旋转驱动电机8，支撑台旋转轴6以正向2r/min的速度带动支撑台1和碳化硅晶锭2旋转，打磨转轴3以10r/min的速度带动四个打磨悬臂4和打磨片5轴向旋转，同时四个打磨悬臂4沿径向向内侧方向收缩，收缩速度0.1mm/min，从而实现对碳化硅晶锭2边缘进行旋转打磨去除。

由于环形缺陷在晶锭中可以被明显的观测到，因此通过对晶锭上环形缺陷的位置进行标记，并利用该加工装置和工艺进行晶锭边缘的打磨去除，从而获得无环形缺陷，且高质量的碳化硅单晶晶体。

上述实施例提供的碳化硅晶锭的加工装置，通过在支撑台上方设置包括周向旋转的旋转打磨组件，使得在打磨晶锭时无需移动晶锭，并通过打磨转轴轴向旋转，使得打磨悬臂和所述打磨片围绕支撑台上的晶锭轴向旋转，进而对碳化硅晶锭边缘进行打磨加工，如此设置的打磨方式使得支撑台上的碳化硅晶锭在与打磨片接触打磨时晶锭整体受力，特别是使得晶锭的边缘部分受力更均匀，避免因晶锭边缘区域部分受力而造成晶锭应力加剧造成裂痕的风险。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种用于碳化硅晶锭边缘加工的装置，其特征在于，包括：

用于放置碳化硅晶锭的支撑台，和

位于所述支撑台上方的旋转打磨组件，所述旋转打磨组件包括打磨转轴，所述打磨转轴与所述支撑台同轴设置；所述打磨转轴连接有多个周向设置的、悬于所述支撑台上方的打磨悬臂，所述打磨悬臂远离所述打磨转轴的一端设置有打磨片，所述打磨片在使用状态下与碳化硅晶锭的边缘侧部表面连续接触；

还包括打磨驱动电机，所述打磨驱动电机用于驱动所述打磨转轴轴向旋转，进而驱动所述打磨悬臂和所述打磨片绕所述支撑台轴向旋转，以使得所述打磨片对放置在所述支撑台上的碳化硅晶锭边缘进行打磨加工。

2.根据权利要求1所述的用于碳化硅晶锭边缘加工的装置，其特征在于，所述打磨片为方形，或与碳化硅晶锭的边缘侧部表面相匹配的弧形。

3.根据权利要求2所述的用于碳化硅晶锭边缘加工的装置，其特征在于，所述打磨片的在轴向上的长度不小于碳化硅晶锭的厚度。

4.根据权利要求1所述的用于碳化硅晶锭边缘加工的装置，其特征在于，所述打磨悬臂为机械伸缩臂。

5.根据权利要求1所述的用于碳化硅晶锭边缘加工的装置，其特征在于，所述打磨悬臂的数量为2～8个。

6.根据权利要求5所述的用于碳化硅晶锭边缘加工的装置，其特征在于，所述打磨悬臂的数量为4个，且4个所述打磨悬臂的所述打磨片环绕所述支撑台均匀分布。

7.根据权利要求1～6任一所述的用于碳化硅晶锭边缘加工的装置，其特征在于，还包括设置于所述支撑台底部的支撑台旋转轴，和用于驱动所述支撑台旋转轴旋转的支撑台旋转电机。

8.根据权利要求7所述的用于碳化硅晶锭边缘加工的装置，其特征在于，所述支撑台旋转轴的旋转方向与所述打磨转轴的旋转方向相反。

9.根据权利要求1所述的用于碳化硅晶锭边缘加工的装置，其特征在于，所述支撑台的承载表面涂有固定胶。

10.根据权利要求1所述的用于碳化硅晶锭边缘加工的装置，其特征在于，还包括升降机构，所述升降机构与所述打磨转轴连接。

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