CZ297783B6 - Zpusob a zarízení pro delení monokrystalu, nastavovací zarízení a zkusební postup zjistování krystalografické orientace - Google Patents

Zpusob a zarízení pro delení monokrystalu, nastavovací zarízení a zkusební postup zjistování krystalografické orientace Download PDF

Info

Publication number
CZ297783B6
CZ297783B6 CZ20031102A CZ20031102A CZ297783B6 CZ 297783 B6 CZ297783 B6 CZ 297783B6 CZ 20031102 A CZ20031102 A CZ 20031102A CZ 20031102 A CZ20031102 A CZ 20031102A CZ 297783 B6 CZ297783 B6 CZ 297783B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
single crystal
cutting
cutting tool
crystallographic orientation
longitudinal axis
Prior art date
Application number
CZ20031102A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ20031102A3 (cs
Inventor
Hammer@Ralf
Kleinwechter@André
Flade@Tilo
Kumann@Cornelia
Gruszynsky@Ralf
Original Assignee
Freiberger Compound Materials Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Freiberger Compound Materials Gmbh filed Critical Freiberger Compound Materials Gmbh
Publication of CZ20031102A3 publication Critical patent/CZ20031102A3/cs
Publication of CZ297783B6 publication Critical patent/CZ297783B6/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/0058Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/0058Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material
    • B28D5/0082Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material for supporting, holding, feeding, conveying or discharging work
    • B28D5/0088Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material for supporting, holding, feeding, conveying or discharging work the supporting or holding device being angularly adjustable
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S125/00Stone working
    • Y10S125/901Stone working forming piezoelectric crystals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

Predlozené resení se týká zpusobu delení monokrystalu (1), zejména GaAs, rozrezáváním. Podle tohotoresení se mohou monokrystal (1) urcený k rozrezávání na alespon dve cásti a rezný nástroj (2, 3; 8,8a, 8b, 8c) premístovat vuci sobe navzájem ve smeru (V) posuvu, pricemz monokrystal (1) je orientovaný tak, ze je v rovine (T) rezu mozné zjistovat jmenovitou krystalografickou orientaci (K), pricemzúhel (.ro.) svíraný mezi jmenovitou krystalografickou orientací (K) a smerem (V) posuvu rezného nástroje (2, 3; 8, 8a, 8b, 8c) se volí tak, ze se síly pusobící na rezný nástroj (2, 3; 8, 8a, 8b, 8c)behem rezání ve smeru kolmém na rovinu (T) rezu navzájem kompenzují.

Description

Způsob a zařízení pro dělení monokrystalů, nastavovací zařízení a zkušební postup zjišťování krystalografické orientace (57) Anotace:
Předložené řešení se týká způsobu dělení monokrystalů (1), zejména GaAs, rozřezáváním. Podle tohoto řešení se mohou monokrystal (1) určený k rozřezávání na alespoň dvě části a řezný nástroj (2, 3; 8, 8a, 8b, 8c) přemísťovat vůči sobě navzájem ve směru (V) posuvu, přičemž monokrystal (1) je orientovaný tak, zeje v rovině (T) řezu možné zjišťovat jmenovitou krystalografickou orientaci (K), přičemž úhel (p) svíraný mezi jmenovitou krystalografickou orientací (K) a směrem (V) posuvu řezného nástroje (2,3; 8, 8a, 8b, 8c) se volí tak, že se síly působící na řezný nástroj (2, 3; 8, 8a, 8b, 8c) během řezání ve směru kolmém na rovinu (T) řezu navzájem kompenzují.
Způsob a zařízení pro dělení monokrystalů, nastavovací zařízení a zkušební postup zjišťování krystalografické orientace
Oblast techniky
Předložený vynález se týká způsobu a zařízení pro dělení monokrystalů, nastavovacího zařízení a zkušebního postupu zjišťování krystalografické orientace pro uvedený způsob.
Dosavadní stav techniky
Monokrystaly vytvářené tažením krystalu se řezáním rozdělují na jednotlivé ploché kusy známé jako plátky pro použití v polovodičové technice. Ze stavu techniky známými technologickými postupy používanými pro tento účel jsou řezání pilou a řezání drátem. Výsledkem působení řezných sil vyskytujících se při dělení monokrystalů rozřezáváním je boční vychýlení otáčející se kotoučové pily v případě řezání pilou nebo drátu v případě řezání drátem. Důsledkem je vytváření plátků nestejnoměrné tloušťky nebo plátků, jejichž povrch vykazuje další nepravidelnosti, například nerovnosti a deformace. V případě křemíkových monokrystalů je převážně se vyskytujícím problémem zvlnění povrchu. Tato skutečnost má za následek snížení jakosti vytvářených plátků, a tím nižší produkci vysoce jakostních plátků.
Za účelem vyřešení tohoto problému je, v případě řezání pilou, známé měřit vychýlení kotoučové pily a korigovat toto vychýlení prostřednictvím působení stlačeného vzduchu. Tento postup vykazuje nevýhodu spočívající v tom, že stlačený vzduch nepříznivě ovlivňuje film chladicího média aplikovaného za účelem chlazení kotoučové pily, což zase ovlivňuje vlastní ochlazování během řezání. Dále je známé ustavit monokrystal do držáku, který je specificky tvarovaný tak, aby za účelem jejich kompenzování působil proti uvedeným silám, které způsobují vychylování kotoučové pily, opačně působícími silami. V případě řezání drátem žádné účinné ovlivňování vychylování drátu není možné.
Podstata vynálezu
Cílem předloženého vynálezu je poskytnout způsob a zařízení pro dělení monokrystalů, nastavovací zařízení a zkušební postup zjišťování krystalografické orientace monokrystalu pro uvedený způsob, které odstraňují shora zmiňované problémy a nedostatky.
Uvedeného cíle se dosahuje prostřednictvím způsobu podle nároku 1, nastavovacího zařízení podle nároku 12 a zkušebního postupu podle nároku 16.
Další podstatné znaky rozvíjející základní řešení vynálezu jsou specifikované ve vedlejších patentových nárocích.
Způsob a zařízení podle vynálezu vykazují výhodu spočívající ve zvýšení jakosti plátků a umožnění rozřezávání monokrystalu vyššími rychlostmi posuvu. Díky tomu je řezání pilou možné použít zejména pro GaAs, a to dokonce i pro vytváření plátků o tloušťce šest palců (152,4 mm), případně větší. V důsledku zvýšené jakosti vytvářených plátků je možné jinak obvyklé kroky jejich následného zpracovávání ve většině případů vypustit.
- 1 CZ 297783 B6
Přehled obrázků na výkresech
Další charakteristické vlastnosti a účelné znaky předloženého vynálezu budou zřejmé z následujícího popisu příkladů jeho konkrétních provedení s odvoláním na připojené obrázky, ve kterých představuje:
obr. 1 schématické znázornění zařízení pro řezání pilou podle vynálezu v pohledu ve směru středové podélné osy monokrystalu;
obr. 2 schématické znázornění zařízení pro řezání pilou podle vynálezu v bokorysném pohledu;
obr. 3 schématické znázornění zařízení pro řezání drátem podle vynálezu v perspektivním pohledu;
obr. 4 schématické znázornění zařízení pro řezání drátem podle vynálezu v bokorysném pohledu;
obr. 5 schématické znázornění plátku při řezání pilou v bokorysném pohledu;
obr. 6 grafické znázornění sil působících během řezání pilou;
obr. 7 grafické znázornění kritické hloubky vniknutí pro tvoření sítí mikroskopických trhlinek jako funkce směru posuvu řezného nástroje během rozřezávání GaAs monokrystalu;
obr. 8 grafické znázornění extrémních hodnot výsledné síly tvořené složkami axiální odtlačovací síly, jejichž výsledkem je boční vychylování řezného nástroje jako funkce směru posuvu tohoto řezného nástroje během rozřezávání GaAs monokrystalu za použití řezání pilou;
obr. 9 grafické znázornění nerovností povrchu plátku jako funkce nastavení jmenovité krystalografické orientace vzhledem ke směru posuvu řezného nástroje při rozřezávání GaAs monokrystalu za použití řezání pilou;
obr. 10 grafické znázornění drsnosti povrchu plátku jako funkce nastavení jmenovité krystalografické orientace vzhledem ke směru posuvu řezného nástroje při rozřezávání GaAs monokrystalu;
obr. 11 schématické znázornění kroku zkušebního postupu podle vynálezu pro zjišťování optimálního úhlu mezi jmenovitou krystalografickou orientací a směrem posuvu řezného nástroje při řezání drátem; a obr. 12 schématické znázornění zařízení pro nastavování monokrystalu v perspektivním pohledu.
Příklady provedení vynálezu
Přestože bude předložený vynález dále popsán v souvislosti s určitými přednostními provedeními, není úmyslem tohoto popisu omezit jeho rozsah pouze na tato popsaná provedení. Naopak, záměrem tohoto popisu je obsáhnout a pokrýt všechny alternativy, modifikace a ekvivalenty takových provedení, které spadají do podstaty a nárokovaného rozsahu předloženého vynálezu tak, jak je tento definovaný v připojených patentových nárocích.
Jak může být z obr. 1 a 2 seznatelné, v prvním provedení zařízení podle předloženého vynálezu je tímto zařízením zařízení pro řezání pilou. Monokrystal 1 v podstatě válcové konfigurace se středovou podélnou osou M je uchycený a fixovaný prostřednictvím neznázoměného držáku. Kotoučová pila 2, která, jak známo, sestává z kovového kotouče se středovým otvorem, na jehož vnějším obvodu je upravený řezací břit 3 vytvořený nanesením diamantových zrn, je uložená otočně kolem osy R otáčení vzhledem k monokrystalu tak, že středová podélná osa M monokrystalu a osa R otáčení kotoučové pily probíhají navzájem paralelně. Dále je opatřený pohonem, není znázorněný, který umožňuje otáčení kotoučové pily 2 určenou rychlostí kolem osy R otá
-2 CZ 297783 B6 telný ve směru V posuvu řezného nástroje, naznačeného na obr. 2, směrem ke kotoučové pile 2 tak, že touto kotoučovou pilou 2 je možné monokrystal 1 v rovině kolmé na jeho středovou podélnou osu M úplně rozříznout. Kromě toho je opatřený pohon pro přemísťování monokrystalu 1 kolmo vzhledem ke kotoučové pile 2 nebo ve směru její středové podélné osy rychlostí w.
Jak může být seznatelné zejména z obr. 1, není monokrystal 1 úplně válcový, ale vykazuje na svém vnějším povrchu určitý rovinný úsek 4, který je zde označovaný také jako rovinná plocha a který po ustavení monokrystalu 1 definovaným způsobem tak, že úhel a, který určitá krystalografická orientace K, například orientace [011] v případě GaAs, a normála N na rovinný úsek 4 vnějšího povrchu mezi sebou svírají v rovině kolmé na středovou podélnou osu M, je známý. Vzhledem k tomu, že je známý úhel a, je rovněž tak známý úhel p svíraný mezi jmenovitou krystalografickou orientací K a směrem V posuvu řezného nástroje v rovině kolmé na středovou podélnou osu M monokrystalu a tudíž v rovině T řezu. Mělo by být uvedeno, že namísto uvedené rovinné plochy může být na vnějším povrchu monokrystalu opatřený také vrub typu drážky. Jediným směrodatným faktorem je existence povrchového charakteristického znaku, jehož uspořádání vzhledem ke jmenovité krystalografické orientaci je známé.
Kromě toho je, jak může být seznatelné z obr. 2, navrhované zařízení na konci monokrystalu 1, odvráceném od kotoučové pily 2, opatřené prostředky 5 pro natáčení monokrystalu 1 kolem jeho středové podélné osy M. Dále je opatřený snímač 6 pro měření vychýlení X kotoučové pily 2 vzhledem k rovině T řezu během odřezávání plochého kusu la z monokrystalu 1, ze kterého se bude následně vytvářet plátek. Snímač 6 a otáčivé prostředky 5 pro natáčení monokrystalu 1 jsou navzájem propojené - přes ovládací prostředky 7, které jsou konstrukčně vytvořené takovým způsobem, že v závislosti na naměřeném vychýlení X kotoučové pily 2 jsou otáčivé prostředky 5 ovládané tak, že se monokrystal 1 natáčí do specifické úhlové polohy, ve které krystalografická orientace K zaujímá předem stanovený úhel p korespondující s naměřeným vychýlením X kotoučové pily 2 vzhledem ke směru V posuvu.
V modifikovaném provedení je zařízením pro rozřezávání monokrystalu zařízení pro řezání drátem, které je znázorněné na obr. 3 a 4. Součásti, které korespondují se součástmi zařízení znázorněného na obr. 1 a 2, jsou označené stejnými vztahovými značkami. Jak může být seznatelné z obr. 3, je monokrystal 1 uchycený a zafixovaný v neznázoměném držáku, který je prostřednictvím posuvové jednotky příčně posuvný přes oblast sestavy drátů drátového řezného nástroje
8. Drátový řezný nástroj 8 sestává z velkého počtu paralelně probíhajících drátů 8a, 8b, 8c, které jsou tažené přes válce (nejsou znázorněné) a posouvatelné ve směrech A, B, naznačených na obr. 3 šipkami, v rovinách kolmých na středovou podélnou osu M monokrystalu 1. Zařízení dále zahrnuje prostředky 9 pro nanášení pasty obsahující diamantová zrna na dráty 8a, 8b, 8c uspořádané na jedné straně monokrystalu 1, a prostředky 10 pro čištění a odstraňování materiálu odbrušovaného během řezání dráty 8a, 8b. 8c procházejícími skrze monokrystal. V alternativním provedení jsou diamantová zrna již pevně začleněná do drátu a uvedené nanášení pasty není tudíž nutné. Podobně jako zařízení znázorněné na obr. 2 je toto provedení zařízení, jak může být seznatelné z obr. 4, opatřené prostředky 5 pro natáčení monokrystalu 1, snímačem 6 pro zjišťování vychýlení drátů 8a, 8b, 8c, a ovládacími prostředky 7 pro ovládání prostředků 5 pro natáčení monokrystalu 1 jako funkce zjištěného vychýlení drátu.
Dále bude, s odvoláním na obr. 5 až 10, podrobně popsaná provozní činnost zařízení podle obr. 1 a 2.
Po uložení monokrystalu 1 do držáku se tento držák prostřednictvím pohonu přemísťuje ve směru W, naznačeném na obr. 2, tak, že se mezi volným koncem la monokrystalu a kotoučovou pilou 2 vytvoří mezera, jejíž velikost je o něco větší než tloušťka plátku, který se má vytvářet. Poté se monokrystal 1 pomocí pohonu přemístí ve směru V posuvu naznačeného na obr. 2 a 5 rychlostí v posuvu ke kotoučové pile 2, která se otáčí kolem osy otáčení ve směru A, naznače
-3 CZ 297783 B6 rychlostí v posuvu ke kotoučové pile 2, která se otáčí kolem osy otáčení ve směru A, naznačeném na obr. 1. Otáčející se kotoučová pila 2 se za účelem oddělení plochého kusu la, který bude později tvořit plátek, zařezává do monokrystalu 1. Během operace řezání vytvářejí po dosažení kritické hloubky vniknutí řezného nástroje do monokrystalu 1_ diamantová zrna řezacího břitu 3 kotoučové pily 2 mikroskopické trhlinky, jejichž výsledkem je, v důsledku recipročního tvoření sítí, obrušování materiálu. Uvedená kritická hloubka vniknutí je závislá na směru pohybu diamantových zrn vzhledem ke jmenovité krystalografické orientaci K. Nahlíženo z makroskopického hlediska je kritická hloubka vniknutí závislá na úhlu p svíraném mezi jmenovitou krystalografickou orientací K a směrem V posuvu řezného nástroje v rovině kolmé na středovou podélnou osu M monokrystalu. Bylo zjištěno, že na každé z protilehlých stran S, S' vzhledem k zabírající kotoučové pile 2 se kritická hloubka vniknutí liší. Na obr. 7 je graficky znázorněná kritická hloubka vniknutí kotoučové pily 2, znázorněné na obr. 5, na uvedených protilehlých přední straně S a zadní straně S' pro různá nastavení úhlu p jmenovité krystalografické orientace K vzhledem ke směru V posuvu řezného nástroje. Tento rozdíl kritické hloubky vniknutí kotoučové pily 2 na přední straně S a na zadní straně S' má za následek odlišné kritické zatížení Lf na přední straně S a Lx' na zadní straně S'. Za tohoto stavu je řezací břit 3 kotoučové pily po jeho uvedení do styku s materiálem monokrystalu 1, což je znázorněno na obr. 6, vystavený, kromě odtlačovací síly F, působící ve směru posuvu, vystavený účinku navzájem odlišných odtlačovacích sil Ex, Fx+, působících, v uvedeném pořadí, na přední straně S a na, dní straně S' . Tyto směrově závislé síly Ff, F/ rozdílné velikosti vyvolávají výslednou sílu F, která způsobuje směrově závislé boční vychýlení X.
Jak může být seznatelné z obr. 8, je výsledná síla F, tvořená součtem jednotlivých sil Fý', Eý a F7, závislá na směru V posuvu řezného nástroje a na směru jmenovité krystalografické orientace K, neboli, jinak řečeno, na úhlu p, který tyto dva směry mezi sebou svírají v rovině řezu kolmé na středovou podélnou osu monokiystalu J_. V závislosti na materiálu monokrystalu, nebo v případě polovodičů také na obsahu legovacích Příměsí, a na dalších faktorech existují upřednostňované úhly, při kterých jsou shora zmiňované odtlačovací síly navzájem vyvážené a kotoučová pila 2 se do monokrystalu 1 zařezává bez výskytu bočního vychýlení.
Při provádění způsobu podle předloženého vynálezu se shora zmiňované odtlačovací síly využívají pro korigování bočního vychýlení X kotoučové pily během řezání. Pro tento účel se, jak může být seznatelné z obr. 2, měří uvedené vychýlení X kotoučové pily nebo složka Fa nebo Fb axiální řezné síly prostřednictvím snímače 6. V závislosti na zjištěné hodnotě vychýlení se pomocí ovládacích prostředků 7 uvádí do činnosti prostředky 5 pro natáčení monokrystalu 1 takovým způsobem, že se úhel p svíraný mezi jmenovitou krystalografickou orientací K a směrem V posuvu nastaví tak, že se boční vychýlení způsobované odtlačovacími silami Ff, F/ v podstatě vyrovná na nulu. V určitých případech je rovněž tak výhodné kotoučovou pilu nebo řezný nástroj stanoveným způsobem mírně vychýlit. To je možné provádět také prostřednictvím nastavení úhlu p.
Tento způsob je rovněž tak možné aplikovat ve spojení se zařízením pro řezání drátem znázorněným na obr. 3 a 4. přičemž v tomto případě se pak měří vychýlení jednoho nebo více drátů.
Výsledkem využití působících odtlačovacích sil pro účinnou regulaci bočního vychýlení je, jak může být seznatelné z obr. 9 a 10, korekce nerovností a drsnosti Ra povrchu docílená natáčením monokrystalu kolem jeho středové podélné osy M pro nastavení odpovídajícího úhlu p mezi jmenovitou krystalografickou orientací K a směrem V posuvu řezného nástroje.
Upřednostňované úhly jmenovité krystalografické orientace K vzhledem ke směru V posuvu, při kterých se boční vychýlení řezného nástroje stává nulovým, jsou závislé na materiálu monokrystalu. Tyto úhly se stanovují empiricky pro každý materiál za použití navrhovaného zkušebního postupu. Při provádění tohoto postupu, jehož schéma je znázorněné na obr. 11, se monokrystal 20 určeného materiálu rozřeže na množství plochých kusů 20a až 20e, jejichž tloušťka
-4 CZ 297783 B6 ploché kusy se poté uloží do držáku 21 takovým způsobem, že rovinné úseky 40a až 40e jejich vnějšího povrchu (rovinné plochy), jsou například v zařízení pro řezání drátem jednotlivé uspořádané v různých úhlech vzhledem ke směru V posuvu. Poté se monokrystal 20, připravený takto sestavením z plochých kusů 20a až 20e, v řezacím zařízení rozřeže na jednotlivé plátky a současně se provede kontrola drsnosti a nerovnosti povrchů takto získaných plátků. Tento postup se opakuje vícekrát až do vymezení upřednostňovaných úhlů pro optimální řezání. Takto vymezené úhly slouží jako výchozí proměnná pro operaci řezání monokrystalů určených k dělení pomocí zařízení znázorněných na obr. 1 až 4. zatímco přizpůsobování nastavení úhlu pomocí otáčivých prostředků 5 a ovládacích prostředků 7 slouží ke korekci během operace řezání.
Pro usazení monokrystalu 1 v zařízeních znázorněných na obr. 1 až 4 ve stanoveném úhlu p svíraném mezi jmenovitou krystalografickou orientací K a směrem V posuvu je upravené nastavovací zařízení, které je znázorněné na obr. 12. Toto nastavovací zařízení vykazuje úložnou desku 50 a suport 51 rozkládající se z úložné desky vertikálně směrem nahoru. Na suportu 51 jsou uspořádané saně 52, které se přemísťují nahoru a dolů ve vertikálním směru, například v neznázoměném vedení, a mohou být uzpůsobené pro fixování v předem stanovené výšce prostřednictvím upevňovacích prostředků 53. Saně 52 jsou opatřené dorazem 54 ve tvaru úhelníku, jehož spodní hrana 54a svírá s vertikální rovinou předem stanovený úhel γ. Pro účely vkládání a usazování monokrystalu 1, který je pevné spřažený se spojovacím kusem 55, do jednoho z řezacích zařízení znázorněných na obr. 1 až 4 je tento monokrystal přilepený k liště 56, vytvořené například z grafitu, přičemž pro tento účel použitým lepidlem je lepidlo, které se vytvrzuje pouze po předem stanovené době tak, aby bylo ještě možné monokrystal 1 po určitý časový interval natáčet kolem jeho středové podélné osy M. Poté se monokrystal 1 společně se spojovacím kusem 55 a lištou 56 vloží do nastavovacího zařízení, jehož saně 52 jsou předem nastavené a zafixované ve výšce nezbytné pro tento typ monokrystalu. Po zatlačení monokrystalu 1 společně se spojovacím kusem 55 a lištou 56 pod doraz 54 ve tvaru úhelníku je tento monokrystal 1 uspořádaný tak, že rovinný úsek 4 jeho vnějšího povrchu spočívá na spodní hraně 54a uvedeného dorazu 54. Při provádění tohoto kroku se úhel γ, který spodní hrana 54a dorazu 54 svírá s vertikálou, volí tak, že se pro každý konkrétní monokrystal 1 nastaví určitý upřednostňovaný úhel p jmenovité krystalografické orientace K vzhledem k vertikále. Poté se monokrystal 1, který je napevno spřažený s lištou 56, vloží do řezacího zařízení tak, že se směr V posuvu shoduje s vertikálou, čímž se vymezí úhel p.
Shora popsaný vynález vykazuje specifickou výhodu spočívající v tom, že při jeho použití zejména ve spojení s vytvářením GaAs plátků s průměrem šest palců nebo případně větším, lze díky zvýšené rychlosti posuvu jejich rozřezávání stále ještě bez obtíží provádět pomocí řezání pilou.
Předložený vynález není omezený pouze na polovodičové monokrystaly (ryzí prvky, polovodiče, směsi polovodičů). Naopak, způsob a zařízení podle předloženého vynálezu je možné použít pro rozřezávání jakýchkoliv monokrystalů, například optických monokrystalů, nebo keramických materiálů.
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (17)

1. Způsob dělení monokrystalů, při kterém se monokrystal (1) určený k rozřezávání na alespoň dva kusy a řezný nástroj (2, 3; 8, 8a, 8b, 8c) přemísťují vůči sobě navzájem ve směru (V) posuvu, a při kterém je monokrystal (1) uspořádaný tak, že jmenovitá krystalografická orientace (K) leží v rovině (T) řezu, vyznačující se tím, že úhel (p) mezi jmenovitou krystalografickou orientací (K) a směrem (V) posuvu se volí tak, že síly působící na řezný nástroj během řezání ve směru kolmém na rovinu (T) řezu se navzájem kompenzují nebo se sčítají s předem stanovenou silou.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že během řezání se měří vychýlení (X) řezného nástroje (2, 3; 8, 8a, 8b, 8c), a že se monokrystal (1) natáčí jako funkce naměřené hodnoty a jmenovité krystalografické orientace (K) v rovině (T) řezu.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že rozřezávání se provádí pomocí řezání pilou.
4. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že rozřezávání se provádí pomocí řezání drátem.
5. Způsob podle některého z nároků laž 4, vyznačující se tím, že úhel (p) se stanovuje empiricky ještě před řezáním.
6. Způsob podle některého z nároků 1 až 5, vy z n ač u j í c í se t í m , že nastavování úhlu (p) se provádí prostřednictvím nastavovacího zařízení mimo vlastní řezací zařízení.
7. Způsob podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že se použije pro rozřezávání monokrystalů (1) polovodičů III. až V. skupiny, zejména GaAs.
8. Zařízení pro dělení monokrystalů vykazující řezný nástroj (2, 3; 8, 8a, 8b, 8c), držák monokrystalu (1), pohon pro přemísťování držáku a řezného nástroje vůči sobě navzájem ve směru (V) posuvu řezného nástroje, který probíhá kolmo na středovou podélnou osu (M) monokrystalu (1), a otáčivé prostředky (5) pro natáčení držáku, prostřednictvím kterých je držák otočný tak, že se monokrystal (1) může natáčet kolem své středové podélné osy (M), vyznačující se měřicími prostředky (6) pro měření vychýlení (X) řezného nástroje ve směru kolmém na směr (V) posuvu.
9. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se ovládacími prostředky, které jsou spojené s měřicími prostředky (6) a otáčivými prostředky (5), a které ovládají otáčivé prostředky (5) takovým způsobem, že se monokrystal natáčí tak, že vychýlení řezného nástroje je v podstatě nulové nebo dosahuje předem stanovené hodnoty.
10. Zařízení podle nároku 8 nebo 9, vyznačující se tím, že tímto zařízením je zařízení pro řezání pilou.
11. Zařízení podle nároku 8 nebo 9, v y z n a č u j í c í se t í m , že tímto zařízením je zařízení pro řezání drátem.
12. Zařízení pro nastavování monokrystalu, přičemž monokrystal (1) je v podstatě válcové konfigurace se středovou podélnou osou (M) a má na svém vnějším povrchu rovinný úsek (4), a
-6CZ 297783 B6 jmenovitá krystalografická orientace (K) monokrystalu vykazuje úhel (a) vzhledem k normále (N) na uvedený rovinný úsek vnějšího povrchu v rovině kolmé na středovou podélnou osu (M), mající vymezovací doraz upravený na vertikálně uspořádaném suportu (51) se spodní hranou (54), která s vertikálou svírá předem stanovený úhel (γ).
13. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se tím, že vymezovací doraz je výškově nastavitelný.
14. Zařízení podle nároku 12 nebo 13, v y z n a č u j í c í se t í m , že je vybavené různými vyměnitelnými vymezovacími dorazy s odlišnými úhly (γ).
15. Zařízení podle některého z nároků 12 až 14, vyznačující se tím, že tímto zařízením je nastavovací zařízení pro provádění způsobu podle některého z nároků 1 až 8.
16. Zkušební postup zjišťování optimálního úhlu mezi jmenovitou krystalografickou orientací (K) a směrem (V) posuvu řezného nástroje pro způsob podle některého z nároků 1 až 8, vykazující kroky:
dělení monokrystalu, přičemž tento monokrystal je v podstatě válcové konfigurace se středovou podélnou osou (M) a má povrchový charakteristický znak (4), jehož orientace vzhledem ke jmenovité krystalografické orientaci (K.) monokrystalu je známá, na množství plochých kusů (20a až 20e) předem stanovené tloušťky ve směru kolmém na jeho středovou podélnou osu, spojení plochých kusů takovým způsobem, že povrchový charakteristický znak každého z plochých kusů zaujímá vzhledem ke středové podélné ose odlišnou úhlovou polohu, současné rozřezávání takto sestaveného monokrystalu (20) v řezacím zařízení na ploché kusy vykazující tloušťku plátku, který se má vytvářet, měření pravidelnosti povrchu a/nebo tloušťky takto vytvořených plochých kusů, zjišťování optimálního úhlu (p) jmenovité krystalografické orientace (K) vzhledem ke směru (V) posuvu řezného nástroje.
17. Zkušební postup podle nároku 16, vyznačující se tím, že povrchovým charakteristickým znakem je rovinná plocha nebo drážka.
6 výkresů
-7 CZ 297783 B6 obr. 1 obr. 2
-8CZ 297783 B6
-9CZ 297783 B6 obr. 6
- 10CZ 297783 B6 obr. 7 extrémních hodnoty výsledné působící síly [N] kritická hloubka vniknuti {pmj obr. 8
CZ20031102A 2000-10-20 2001-07-30 Zpusob a zarízení pro delení monokrystalu, nastavovací zarízení a zkusební postup zjistování krystalografické orientace CZ297783B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10052154A DE10052154A1 (de) 2000-10-20 2000-10-20 Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von Einkristallen, Justiervorrichtung und Testverfahren zum Ermitteln einer Orientierung eines Einkristalls für ein derartiges Verfahren

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20031102A3 CZ20031102A3 (cs) 2003-09-17
CZ297783B6 true CZ297783B6 (cs) 2007-03-28

Family

ID=7660519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20031102A CZ297783B6 (cs) 2000-10-20 2001-07-30 Zpusob a zarízení pro delení monokrystalu, nastavovací zarízení a zkusební postup zjistování krystalografické orientace

Country Status (11)

Country Link
US (1) US7137865B2 (cs)
EP (1) EP1332247B1 (cs)
JP (1) JP5087202B2 (cs)
CN (1) CN1270000C (cs)
AT (1) ATE278052T1 (cs)
CZ (1) CZ297783B6 (cs)
DE (2) DE10052154A1 (cs)
RU (1) RU2251598C2 (cs)
SK (1) SK286535B6 (cs)
TW (1) TW521340B (cs)
WO (1) WO2002034973A1 (cs)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10128630A1 (de) 2001-06-13 2003-01-02 Freiberger Compound Mat Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Orientierung einer kristallografischen Ebene relativ zu einer Kristalloberfläche sowie Vorrichtung und Verfahren zum Trennen eines Einkristalls in einer Trennmaschine
JP4525353B2 (ja) * 2005-01-07 2010-08-18 住友電気工業株式会社 Iii族窒化物基板の製造方法
EP2275241B1 (de) 2005-08-25 2012-10-17 Freiberger Compound Materials GmbH Drahtsäge und Verfahren zum Trennen eines Werkstücks mittels Drahtsägen
DE102005040343A1 (de) 2005-08-25 2007-03-01 Freiberger Compound Materials Gmbh Verfahren, Vorrichtung und Slurry zum Drahtsägen
TWI402906B (zh) * 2007-06-25 2013-07-21 Saint Gobain Ceramics 單晶體之結晶性再定向之方法
KR20100094484A (ko) * 2007-12-19 2010-08-26 아사히 가라스 가부시키가이샤 에테르 조성물
WO2010006148A2 (en) * 2008-07-11 2010-01-14 Saint-Gobain Abrasives. Inc. Wire slicing system
CN101486231B (zh) * 2009-01-22 2011-12-07 四川大学 黄铜矿类负单轴晶体制备红外非线性光学元件的定向切割方法
DE102010018570B4 (de) * 2010-04-28 2017-06-08 Siltronic Ag Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Halbleiterscheiben durch Bearbeiten eines Einkristalls
US8259901B1 (en) 2010-05-25 2012-09-04 Rubicon Technology, Inc. Intelligent machines and process for production of monocrystalline products with goniometer continual feedback
JP2012045682A (ja) * 2010-08-27 2012-03-08 Tokuriki Honten Co Ltd 固定砥粒ワイヤーソー装置
CN102152410A (zh) * 2010-12-23 2011-08-17 万向硅峰电子股份有限公司 一种旋转单晶棒调整晶向偏移的切割方法
CN107059135B (zh) 2011-06-02 2019-08-13 住友电气工业株式会社 碳化硅基板的制造方法
US10052848B2 (en) 2012-03-06 2018-08-21 Apple Inc. Sapphire laminates
US9154678B2 (en) 2013-12-11 2015-10-06 Apple Inc. Cover glass arrangement for an electronic device
JP6000235B2 (ja) 2013-12-24 2016-09-28 信越半導体株式会社 ワークの切断方法及びワーク保持治具
US10406634B2 (en) 2015-07-01 2019-09-10 Apple Inc. Enhancing strength in laser cutting of ceramic components
JP6613482B2 (ja) * 2015-09-03 2019-12-04 日本電波工業株式会社 水晶振動子
CN111638305B (zh) * 2020-06-08 2023-09-22 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 一种用于确定单晶材料最优加工方向的方法
CN112590032B (zh) * 2020-12-03 2022-12-02 天津市环智新能源技术有限公司 一种太阳能硅片及其粗糙度控制方法
CN114161588B (zh) * 2021-12-09 2024-08-06 浙江翔日科技炭素有限公司 石墨热场柱状料旋切内掏的装置及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB628508A (en) * 1947-05-06 1949-08-30 Standard Telephones Cables Ltd Improvements in or relating to machines for cutting crystalline material
US5878737A (en) * 1997-07-07 1999-03-09 Laser Technology West Limited Apparatus and method for slicing a workpiece utilizing a diamond impregnated wire
US5904136A (en) * 1996-06-04 1999-05-18 Tokyo Seimitsu Co., Ltd. Wire saw and slicing method thereof

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56129114A (en) * 1980-03-17 1981-10-09 Tokyo Shibaura Electric Co Method of cutting monocrystal
JPH0761647B2 (ja) * 1985-06-11 1995-07-05 日立電線株式会社 半導体結晶インゴットのスライス方法
DE3640645A1 (de) 1986-11-28 1988-06-09 Wacker Chemitronic Verfahren zum zersaegen von kristallstaeben oder -bloecken vermittels innenlochsaege in duenne scheiben
JPH0635107B2 (ja) * 1987-12-26 1994-05-11 株式会社タカトリハイテック ワイヤソー
JP2655677B2 (ja) * 1988-04-26 1997-09-24 トーヨーエイテック株式会社 スライシングマシン
DE3826698A1 (de) 1988-08-05 1990-02-08 Wacker Chemitronic Verfahren und vorrichtung zur kontrolle des schnittverlaufes beim abtrennen von scheiben von nichtmagnetisierbaren werkstuecken
US5131975A (en) * 1990-07-10 1992-07-21 The Regents Of The University Of California Controlled growth of semiconductor crystals
CH690845A5 (de) * 1994-05-19 2001-02-15 Tokyo Seimitsu Co Ltd Verfahren zum Positionieren eines Werkstücks und Vorrichtung hierfür.
CH690422A5 (fr) 1995-04-22 2000-09-15 Hct Shaping Systems Sa Dispositif pour l'orientation de monocristaux en vue d'une découpe dans un plan prédéterminé et selon une direction qui minimise la longueur de coupe.
EP0738572B1 (fr) * 1995-04-22 2004-01-21 HCT Shaping Systems SA Procédé pour l'orientation de monocristaux pour le découpage dans une machine de découpage et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé
JP2842307B2 (ja) * 1995-06-30 1999-01-06 住友電気工業株式会社 Iii−v族化合物半導体結晶の切断方法
JPH0985736A (ja) * 1995-09-22 1997-03-31 Toray Eng Co Ltd ワイヤ式切断装置
CH691045A5 (fr) 1996-04-16 2001-04-12 Hct Shaping Systems Sa Procédé pour l'orientation de plusieurs pièces cristallines posées côte à côte sur un support de découpage en vue d'une découpe simultanée dans une machine de découpage et dispositif pour la
CH690907A5 (fr) * 1996-05-23 2001-02-28 Hct Shaping Systems Sa Dispositif de sciage par fil
JPH1110510A (ja) * 1997-06-19 1999-01-19 Nippei Toyama Corp ワイヤソー装置及びワーク切削方法
JP3205718B2 (ja) 1997-08-29 2001-09-04 株式会社スーパーシリコン研究所 ワイヤソー切断方法及び装置
JPH11235718A (ja) * 1998-02-20 1999-08-31 Hitachi Cable Ltd 半導体インゴットの切断方法
DE19825051A1 (de) * 1998-06-04 1999-12-09 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines zylinderförmigen Einkristalls und Verfahren zum Abtrennen von Halbleiterscheiben

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB628508A (en) * 1947-05-06 1949-08-30 Standard Telephones Cables Ltd Improvements in or relating to machines for cutting crystalline material
US5904136A (en) * 1996-06-04 1999-05-18 Tokyo Seimitsu Co., Ltd. Wire saw and slicing method thereof
US5878737A (en) * 1997-07-07 1999-03-09 Laser Technology West Limited Apparatus and method for slicing a workpiece utilizing a diamond impregnated wire

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002034973A1 (de) 2002-05-02
CZ20031102A3 (cs) 2003-09-17
DE50103912D1 (de) 2004-11-04
CN1270000C (zh) 2006-08-16
US7137865B2 (en) 2006-11-21
ATE278052T1 (de) 2004-10-15
SK286535B6 (sk) 2008-12-05
JP5087202B2 (ja) 2012-12-05
DE10052154A1 (de) 2002-05-08
RU2251598C2 (ru) 2005-05-10
EP1332247B1 (de) 2004-09-29
JP2004512251A (ja) 2004-04-22
US20040118338A1 (en) 2004-06-24
CN1469942A (zh) 2004-01-21
SK4502003A3 (en) 2003-11-04
EP1332247A1 (de) 2003-08-06
TW521340B (en) 2003-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ297783B6 (cs) Zpusob a zarízení pro delení monokrystalu, nastavovací zarízení a zkusební postup zjistování krystalografické orientace
US8282761B2 (en) Method for simultaneously cutting a compound rod of semiconductor material into a multiplicity of wafers
US7025665B2 (en) Method and apparatus for cutting ultra thin silicon wafers
CN100348391C (zh) 大直径SiC单晶的切割方法
CN1736681A (zh) 用于确定晶面相对于晶体表面定向的设备和方法
JP2805370B2 (ja) 内周刃式ソーを用いてロッド状のワークピースを薄板にスライス切断する方法
US6981495B2 (en) Wire sawing process and device
RU2003114430A (ru) Способ и устройство для резки монокристаллов, а также устройство для юстировки и способ тестирования для определения ориентации кристалла
JP6923067B2 (ja) 半導体単結晶インゴットのスライス方法
TWI471209B (zh) 從由半導體材料構成的晶體中切割複數個晶圓的方法
JP2004223797A (ja) 脆性材料の切断加工方法および切断加工装置
JPH08309737A (ja) 単結晶インゴットの加工方法
JP2849908B2 (ja) 半導体ウエハの製造方法
KR102044722B1 (ko) 자리바꿈 메인롤러가 별도로 구비되는 멀티 와이어를 이용한 와이어 쏘우장치
US6367467B1 (en) Holding unit for semiconductor wafer sawing
JPH07108526A (ja) スライシングマシン
JPH06155449A (ja) 脆性材料の切断装置
CN115831736A (zh) 一种半导体材料产品的切割方法
JPH09225931A (ja) 基台付きマルチ電鋳ブレード及びその製造方法
JPH10138229A (ja) ワイヤソー
JPH06190824A (ja) 化合物半導体単結晶ウェーハのスライス方法
JPH0629811U (ja) スライシング装置

Legal Events

Date Code Title Description
MK4A Patent expired

Effective date: 20210730