CN2746363Y - 用于检查硅单晶棒上的切口位置的工具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于检查硅单晶棒上切口位置的工具，它包括一个圆环体状的基架(3)、切口对准装置(10)、圆环形角度盘(4)，切口对准装置(10)与圆环体状的基架(3)连成一体，在圆环体状的基架(3)上的圆环状上表面上，有一个圆环形凹槽，在圆环形凹槽内安装有可在圆环形凹槽内转动的角度盘(4)，本工具结构简单，使用方便，精度高，精度可达1/4度。
Description
一、技术领域
本实用新型涉及一种检查半导体单晶棒上切口(NOCTH)位置的工具，更具体地说是用于检查硅单晶棒上切口位置的工具。
二、背景技术
半导体硅单晶体的大部分均用切克劳斯基(Czochralski)法制造。在这种方法中，先将多晶硅原料装进石英坩埚内，加热熔化，然后将熔硅略作降温，给予一定的过冷度，把一支特定晶向的硅单晶(称作籽晶)与熔体硅接触，通过调整熔体的温度和籽晶向上提升速度，使籽晶体长大至近目标直径时，提高提升速度，使硅单晶体近恒径生长。在生长过程的尾期，石英坩埚内的硅熔体尚未完全消失，通过增加硅单晶体的提升速度和调整向石英坩埚的供热量将晶体直径渐渐减小而形成一个尾形锥体，当锥体的尖足够小时，晶体就会与熔体脱离，从而完成晶体的生长过程。
切克劳斯基(直拉)法生长的硅单晶，可用于硅集成电路，分立元件和太阳能电池制造。硅单晶体有一定的晶向，一般为100或111。刚生长的硅单晶是圆柱体，外表不光，经过电学和结构性能测验试合格后，要由金刚石研磨机将外圆磨成标准的圆柱体。硅单晶各向异性，在某些方向上加工时易碎裂，在另一些方向上加工时则不易裂，所以在研磨后的硅单晶圆柱体棒上，要研磨出一至数个标记晶面的标记，它们所用于硅集成电路芯片划片或加工时的基准。
在以前小直径单晶硅(直径小于150毫米)上，是用研磨一到几个参考面的方法做标记(见图1a图1b)。随着硅晶体棒直径的加大，例如其直径大于150毫米的硅单晶棒，如仍采用“参考面”做标记，会减少硅片表面的利用率(见图2)。为此目前许多工厂采用比“参考面”的面积小得多的“NOTCH”即切口做为加式方向的标记面。
对于切口(NOTCH)的技术参数主要有：(1)切口(NOTCH)的深度；(2)切口(NOTCH)的形状；(3)切口的位置。切口的深度可以用千分表改造后的工具测量。切口的形状由切口的加工时刀具的形状来决定。切口的位置是指它相对硅单晶特定晶面的方位，一般用角度来表示。
由于硅单晶体是各向异性的，就加工特性来讲，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则会碎片。用切口作加工标记面，它的方位的准确性就十分重要了。因此用户对此有严格的要求。
加工切口的过程是：X光定向仪上依据用户的要求，找到切口的位置，用记号笔或相当品在此方位划上线做标志，然后用夹具将晶体夹好，上晶体研磨机，先加工硅单晶体的外圆，最后加工NOTCH。所以加工完切口的硅单晶体，就需要一种专门的测量工具来测量切口的方位是否正确。
三、发明内容
本实用新型的目的就在于研制出用于测量检查半导体硅单晶棒上切口(NOTCH)的方位即切口位置的一种测量工具。
本实用新型的一种用于检查硅单晶棒上切口位置的工具它包括一个圆环体状的基架，切口对准装置、圆环形角度盘，切口对准装置与圆环体状的基架连成一体，在圆环体状的基架上的圆环状表面上，有一个圆环形凹槽，在圆环形凹槽内安装有可在圆环形凹槽内转动的角度盘。
为了测量角度，在角度盘上表面刻有，0度、90度、180度、270度，在0度-90度之间；90度-180度之间，180度-270度之间，270度-0度之间分别刻有刻度，刻度的最小单位为1/4度。
为了方便地转动角度盘，在角度盘的上表面上设有与角度盘连成一体的小把手，所说的小把手可以为圆柱体，圆台体，正方体、长方体其中的一种，用于捏住小把手很方便地使角度盘在基架的圆环形凹槽内转动。
所说的切口对准装置，由切口对准针、螺帽盖、弹簧所组成，螺帽盖中间有一通孔，切口对准针穿过螺帽盖的中间通孔和弹簧安装在基架的通孔中，螺帽盖与基架通孔的上端口之间以螺纹相连接，切口对准针的尖端部通过基架上的通孔的下端口从其下端口伸出，所说的切口对准针由一个小圆柱状的顶、针体及圆环体状的下挡头组成，小圆柱状的顶与针体连成一体，圆环体状的下挡头与针体的下部连成一体，圆环体状下挡头横堵在基架的下端口上。
圆环体状基架的厚度为10-40毫米，刻度盘的厚度为0.5-5毫米。圆环体状基架、角度盘、切口对准针等用钢、不锈钢、铜合金等材料制成。
现在用一个例子来说明使用本实用新型的一种检查硅单晶棒上切口位置工具的工作过程。有一个客户要求直径为150毫米的100晶向的硅单晶棒，其切口(NOTCH)位于任意一个110面的位置上。开始加工，先将未研磨的硅单晶棒放到X光机上，分别确定好参照110面(二)和110面切口(一)的位置，由于100晶向的硅单晶体等效110面共有4个，相间90度，选其中任意两个，这里选相邻的两个，并分别做好标记(一般用直尺在晶棒的端面上划一条与110面相平行的细线)，然后用夹具夹在晶棒上，晶棒联同夹具一起到外圆研磨机上，定好位后，去掉夹具，并磨好外圆；用直尺比对标记。在研磨机上用磨轮磨出切口(NOTCH)，将磨好的晶体棒取下，放到一个工作台上，将检查硅单晶棒上切口位置的工具套在硅单晶棒上，使圆环体状基架在硅单晶棒旋转，由于切口对准装置中有弹簧，其切口对准针有伸缩性，当切口对针的针体的尖端部位遇到切口，其尖端部分伸到切口中，使切口对准针对准到已磨好的110面切口(一)上，转动角度盘，使角度盘上的0刻度线与切口对准针对齐。此时角度盘上的角度值为0。然后将角度盘的0度线与参照110面(二)的中线对齐(参照110面(二)与110面切口(一)相邻，即成90度角)，这时记下与110面切口(一)对准针对齐的角度盘的数值(角度)。它就是110面切口(一)的角度位置的值。由于角度盘的最小刻度为1/4度，所以它的精度完全可以满足客户的要求，一般要求小于1度。
本实用新型的一种检查硅单晶棒上切口位置的工具的优点效果在于，它结构简单，使用方便，精度高，其精度可高达1/4，完全满足工业生产上的要求。
四、附图说明
图1a为带有参数面的硅单晶棒；
图中，11为(110)面的参数，箭头方向为(110)晶向；
图1b为带有参数面的硅片；
图中，11为(110)面作为参考面；
图1a，图1b分别是硅单晶及硅单晶片的示意图。
图中的例子是常见的一种100晶向的硅单晶棒和硅单晶片，在圆周的110面方向(准确地说，是110面的法线方向加工了一个平面，此平面与硅单晶棒的中轴平地，称为“参考面”。依据用户的要求，一个硅单晶棒或硅片上可以有一至数个参考面，当然现在150毫米以下直径的硅单晶棒或硅片仍沿用参考面为标记面，它的硅表面利用率与切口相比要低。
图2硅单晶片上切口(NOTCH)和参考面的表面利用率的示意图；
图中，11为参考面，12为切口(NOTCH)。
该图为一个硅单晶片的表面，上图为参考面做标记面，下图为切口(NOTCH)做标记面(图中画得比实际上大，如按实际尺寸画，恐怕看不清)，从图中可见，用切口做标记面以后，可利用的表面增加了。
图3是硅单晶棒及硅单晶片上切口(NOTCH)的示意图。
图中，12为切口(NOTCH)
图中是常见的一种100晶向(箭头指向)的硅单晶棒和硅单晶片，在圆周的110面方向(准确地说，是110面的法线方向加工一个“V”型切口，切口的底为圆弧形，不是尖角以减少应力，切口的深度为0.5-2.0毫米，角度在45-120°，一般为60度，切口的横截面为扇形。这种切口用在大直径(150毫米或以上直径的)硅单晶棒和片上，提高了表面的利用率。
图4用于检查硅单晶棒上切口位置工具的正面示意图。
图中，3为圆环体状的基架，4为圆环形角度盘，10为切口对准装置。
图5用于检查硅单晶棒上切口位置10的结构的剖面示意图。
图中，1为螺帽盖、2为弹簧、3为圆环体状的基架、4为圆环形角度盘、5为切口对准针小圆柱的顶、6为切口对准针的针体、7为切口对准针的尖端部、8为圆环体状基架的通孔、9为圆环体状下挡头。
图6为刻度盘立体示意图。
图中，3为圆环体状的基架，4为圆环状刻度盘，10为切口对准装置，13为与刻度盘连成一体的小把手。
五、具体实施方式
以下用非限定性实施例对本实用新型作进一步说明，会有助于对本实用新型的一种用于检查硅单晶棒上切口位置的工具的优点效果有更好的理解。下述实施例不限定本实用新型的保沪范围。本实用新型的保护范围由权利要求来决定。
实施例
本实施例的用于检查硅单晶棒上切口位置的工具包括一个圆环体状的基架3、切口对准装置10、圆环形角度盘4，切口对准装置10与圆环体状的基架3连成一体，在圆环体状的基架3的圆环状的上表面上有一个圆环形凹槽，在圆环形凹槽中内安装有可在圆环形凹槽内转动的角度盘4。
圆环体状的基架3的厚度为30毫米，角度盘的厚度为1.2毫米，圆环体状的基架3的圆环状上表面上的圆环形凹槽的深度也为0.6毫米。角度盘恰好嵌在圆环形凹槽中，角度盘4能在圆环形凹槽内转动。圆环体状的基架、角度盘，切口对准针等用不锈钢制成。
在角度盘4的上表面上刻有0度、90度、180度、270度，在0度-90度之间；90度-180度之间；180度-270度之间，270度-0度之间分别刻有刻度，刻度的最小单位为1/4度。
在角度盘上设有与角度盘连成一体的小把手13，小把手13为长方体状。
所说的切口对准装置，由切口对准针、螺帽盖1、弹簧3所组成。螺帽盖1中间有一通孔，切口对准针穿过螺帽盖1的中间通孔和弹簧2安装在基架3的通孔8中，螺帽盖1与基架3的通孔的上端口之间以螺纹相连接。切口对准针的尖端部37，通过基架3的通孔8的下端口，从其下端口伸出。所说的切口观准针由小圆柱状的顶5、针体6和圆环体状下挡头9组成。小圆柱状的顶5与针体6的下部连成一体。圆环体状下挡头9与针体6的下部连成一体，圆形状体下挡头9横堵在基架3的通孔8的下端口上。
Claims (6)
1.一种用于检查硅单晶体上切口位置的工具，其特征是，
(1)它包括一个圆环体状的基架(3)、切口对准装置(10)、圆环形角度盘(4)；
(2)切口对准装置(10)与圆环体状的基架(3)连成一体；
(3)在圆环体状的基架(3)上的圆环状上表面上，有一个圆环形凹槽，在圆环形凹槽内安装有可在圆环形凹槽内转动的角度盘(4)。
2.根据权利要求1所述的一种用于检查硅单晶棒上切口位置的工具，其特征是，在圆环形角度盘(4)上表面上刻有0度、90度、180度、270度，在0度-90度之间；90度-180度之间；180度-270度之间，270度-0度之间分别刻有刻度，刻度的最小单位为1/4度。
3.根据权利要求1所述的一种用于检查硅单晶棒上切口位置的工具，其特征是，在圆环形角度盘(4)的上，设有一个与角度盘连成一体的小把手(13)。
4.根据权利要求3所述的一种用于检查硅单晶体上切口位置的工具，其特征是，所说的小把手(13)为圆柱体、圆台体、正方形、长方体其中的一种。
5.根据权利要求1的一种用于检查硅单晶棒上切口位置的工具，其特征是，所说的切口对准装置，由切口对准针、螺帽盖(1)、弹簧(2)所组成，螺帽盖(1)中间有一通孔，切口对准针穿过螺帽盖(1)中间的通孔和弹簧(2)安装在基架(3)的通孔(8)中，螺帽盖(1)与基架(3)通孔的上端口之间，以螺纹相连接，切口对准针的尖端部(7)通过基架(3)上的通孔(8)的下端口，从其下端口伸出。
6.根据权利要求5所述的一种用于检查硅单晶棒上切口位置的工具，其特征是，所说的切口对准针由一个小圆柱状的顶(5)，针体(6)及圆环体状的下挡头(9)组成，小圆柱状的顶(5)与针体(6)连成一体，圆环体状的下挡头(9)与针体(6)的下部连成一体，圆环体状的下挡头(9)横堵在基架(3)的下端口上。
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