RU2284073C1 - Method for producing monocrystal wafers - Google Patents

Method for producing monocrystal wafers Download PDF

Info

Publication number
RU2284073C1
RU2284073C1 RU2005105020/02A RU2005105020A RU2284073C1 RU 2284073 C1 RU2284073 C1 RU 2284073C1 RU 2005105020/02 A RU2005105020/02 A RU 2005105020/02A RU 2005105020 A RU2005105020 A RU 2005105020A RU 2284073 C1 RU2284073 C1 RU 2284073C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
grinding
cylinders
cylinder
deviation
plates
Prior art date
Application number
RU2005105020/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Викторович Варакин (RU)
Михаил Викторович Варакин
Владимир Иванович Куликов (RU)
Владимир Иванович Куликов
Александр Алексеевич Погудин (RU)
Александр Алексеевич Погудин
Владислав Елисеевич Хан (RU)
Владислав Елисеевич Хан
Original Assignee
Михаил Викторович Варакин
Владимир Иванович Куликов
Александр Алексеевич Погудин
Владислав Елисеевич Хан
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 Михаил Викторович Варакин, Владимир Иванович Куликов, Александр Алексеевич Погудин, Владислав Елисеевич Хан filed Critical Михаил Викторович Варакин
Priority to RU2005105020/02A priority Critical patent/RU2284073C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2284073C1 publication Critical patent/RU2284073C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

FIELD: optoelectronics; producing wafers from ingots or bullions of monocrystals, such as sapphires.
SUBSTANCE: ingots or bullions are subjected to X-ray analysis to determine direction of cutting and at least one oriented flat is made thereon by grinding at its faces (0001). Then deviation from desired position is measured by means of diffraction meter and grinding process is repeated until deviation shorter than 3 minutes is attained. Cylinder blank is cut from monocrystal ingot or bullion perpendicular to at least one flat with distinct face on its surface. Then ends of cylinders are ground at 3-minute precision of their deviation from desired value. After that cylinder diameters are calibrated and base cut is made on each cylinder. Cylinders are annealed at 1300-1500 °C for minimum 8 hours. Upon cutting cylinder blanks into wafers annealing is repeated. Wafers are thinned by grinding and annealed under same conditions as cylinders.
EFFECT: ability of producing thin sapphire wafers at high precision with respect to diameter and thickness.
10 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к способам изготовления пластин из слитков (булей) монокристаллов, например, сапфиров.The invention relates to methods for manufacturing plates of ingots (boules) of single crystals, for example, sapphires.

Известен способ резки монокристаллов и других хрупких материалов. Суть изобретения состоит в следующем. Монокристалл закрепляют на подложке, подают на стальные ленты, установленные на раме станка и совершающие возвратно-поступательные движения, в зону резки подают абразивную суспензию, с обеих сторон от разрезаемого монокристалла по направлению движения резательных полотен устанавливают бруски, ось которых перпендикулярна направлению движения резательных полотен, а высота их на 0,5-5,0 мм больше высоты разрезаемого монокристалла. Причем бруски используют прямоугольного профиля или трапецеидального профиля, где одна боковая сторона, обращенная к разрезаемому монокристаллу, перпендикулярна основаниям, а другая отклонена от первой на угол 5-10°, бруски укрепляют на подложке меньшим основанием (см. описание к патенту РФ №2167055, МПК7 В 28 D 5/04, опубл. 20.05.2001 г.).A known method of cutting single crystals and other brittle materials. The essence of the invention is as follows. The single crystal is fixed on the substrate, fed to steel strips mounted on the machine frame and making reciprocating movements, an abrasive slurry is fed into the cutting zone, bars are placed on both sides of the cut single crystal in the direction of movement of the cutting blades, the axis of which is perpendicular to the direction of movement of the cutting blades, and their height is 0.5-5.0 mm greater than the height of the cut single crystal. Moreover, the bars use a rectangular profile or trapezoidal profile, where one side facing the cut single crystal is perpendicular to the bases and the other deviated from the first by an angle of 5-10 °, the bars are fixed on the substrate with a smaller base (see the description of the patent of the Russian Federation No. 2167055, IPC 7 B 28 D 5/04, publ. 05.20.2001).

Известен способ изготовления полупроводниковых пластин. Он включает калибрование монокристалла, изготовление основного и вспомогательных срезов, резку монокристалла на пластины, калибрование монокристалла до диаметра, по крайней мере, на 2 мм более диаметра пластин, изготовление среза длиной L, равной L=l·D/d, где l - длина среза на пластине; D - диаметр калиброванного монокристалла, d - диаметр пластин, а после резки монокристалла на пластины центрирование последних относительно основного среза и проведение их дополнительного калибрования до заданного диаметра пластин (см. описание к патенту РФ №2105380, МПК6 Н 01 L 21/302, опубл. 20.02.1998 г.).A known method of manufacturing a semiconductor wafer. It includes calibrating a single crystal, manufacturing the main and auxiliary slices, cutting a single crystal into wafers, calibrating a single crystal to a diameter of at least 2 mm more than the diameter of the wafers, making a slice with a length L equal to L = l · D / d, where l is the length slice on the plate; D is the diameter of the calibrated single crystal, d is the diameter of the plates, and after cutting the single crystal into the plates, center the latter relative to the main cut and conduct their additional calibration to the specified diameter of the plates (see the description of the patent of the Russian Federation No. 2105380, IPC 6 N 01 L 21/302, published on 02.20.1998).

Известным способом невозможно изготавливать пластины сапфира с высокой степенью точности по линейным и круговым размерам.In a known manner it is impossible to produce sapphire plates with a high degree of accuracy in linear and circular sizes.

Задачей и техническим результатом является устранение этого недостатка, а именно получение тонких пластин сапфира, изготовленных с высокой степенью точности по диаметру и по толщине.The objective and technical result is to eliminate this drawback, namely the receipt of thin sapphire plates made with a high degree of accuracy in diameter and thickness.

Указанный технический результат достигается тем что в способе изготовления пластин из монокристаллов сапфира, включающем калибрование заготовки монокристалла по диаметру, изготовление базового среза и резку заготовки монокристалла на пластины и контроль геометрических и электрофизических параметров, в начале производят рентгеновский анализ определения направления вырезки и создают на слитке или буле монокристалла вышлифовкой по меньшей мере одну ориентированную площадку по граням (0001), после чего с помощью дифрактометра замеряют отклонение от заданной ориентации и повторяют процесс вышлифовки до достижения отклонения менее 3 минут, производят вырезку заготовок цилиндров из слитка или були монокристалла перпендикулярно по меньшей мере одной плоской "площадке" с четко выраженной гранью на ее поверхности, затем производят шлифовку торцев цилиндров с точностью отклонения от заданной менее 3 минут, после чего производят калибровку диаметров цилиндров, изготавливают на каждом из цилиндров базовый срез и производят отжиг цилиндров при температуре 1300-1500°С в течение не менее 8 часов, а после резки заготовок цилиндров на пластины производят повторный отжиг, утонение пластин шлифовкой и заключительный отжиг на тех же режимах, что и отжиг цилиндров.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing wafers from sapphire single crystals, including calibrating the billet of the single crystal by diameter, making a base cut and cutting the billet of the single crystal into wafers and controlling the geometric and electrophysical parameters, at the beginning an X-ray analysis is performed to determine the direction of the cut and create on an ingot or at least one oriented surface along the faces (0001) by grinding a single crystal by grinding, after which it is measured using a diffractometer deviation from the specified orientation and repeat the grinding process until a deviation of less than 3 minutes is achieved, the cylinder blanks are cut from the ingot or boules of the single crystal perpendicular to at least one flat “platform” with a distinct face on its surface, then the ends of the cylinders are polished with the accuracy of deviation from less than 3 minutes, after which the cylinder diameters are calibrated, a base cut is made on each cylinder and the cylinders are annealed at a temperature of 1300-1500 ° С for not less than 8 hours, and after cutting the cylinder blanks into plates, re-annealing, thinning of the plates by grinding and final annealing in the same modes as cylinder annealing are performed.

Кроме того, утонение пластин шлифованием производят в две стадии - сначала алмазным шлифовальником со связанным абразивом с размером зерна 80...100 мкм, затем алмазным шлифовальником со связанным абразивом с размером зерна 20...28 мкм.In addition, thinning of the plates by grinding is carried out in two stages: first, a diamond grinder with a bonded abrasive with a grain size of 80 ... 100 microns, then a diamond grinder with a bonded abrasive with a grain size of 20 ... 28 microns.

В частном случае после шлифования связанным абразивом производят шлифование свободным абразивом карбида бора с размером зерна <10 мкм.In the particular case, after grinding with a bonded abrasive, grinding with a free abrasive of boron carbide with a grain size <10 μm is performed.

Кроме того, ориентированные торцы с точностью отклонения менее 3 минут изготавливают путем закрепления заготовки в приспособлении в виде высокоточного уголка, устанавливаемого на плоскошлифовальном станке, вышлифовкой одного из торцев, замера отклонения торца от заданной ориентации в пределах менее 2 минут и дошлифовки до получения необходимого результата, при этом второй торец заготовки вышлифовывают параллельно первому.In addition, oriented ends with a deviation accuracy of less than 3 minutes are made by fixing the workpiece in a device in the form of a high-precision angle mounted on a surface grinding machine, grinding one of the ends, measuring the end deviation from a given orientation within less than 2 minutes and grinding until the desired result is obtained, wherein the second end face of the workpiece is ground parallel to the first.

Кроме того, вырезку заготовок цилиндров производят кольцевым алмазным сверлом путем закрепления слитка (були) ориентированной «площадкой» на точной стальной плитке, устанавливаемой на столе сверлильного станка.In addition, the cutting of cylinder blanks is carried out with a diamond ring drill by fixing the ingot (boules) with an oriented “platform” on a precision steel tile mounted on a table of a drilling machine.

Кроме того, базовый срез изготавливают путем механической вышлифовки алмазным инструментом на калиброванном цилиндре, зажимаемом в тисках плоскошлифовального станка, после чего производят контроль электрофизических параметров.In addition, the basic slice is made by mechanical grinding with a diamond tool on a calibrated cylinder, clamped in the grip of a surface grinding machine, and then the electrophysical parameters are checked.

Кроме того, после резки пластин производят отмывку, визуальный контроль на наличие сколов и трещин и выборочный контроль ориентации кристаллографической решетки.In addition, after cutting the plates, washing is carried out, visual inspection for chips and cracks, and selective control of the orientation of the crystallographic lattice.

Кроме того, после утонения пластин шлифованием производят их отмывку и визуальный контроль на наличие сколов и трещин, рисок, царапин и недошлифовки.In addition, after thinning the plates by grinding, they are washed and visually inspected for chips and cracks, scratches, scratches and under-grinding.

В частном случае выполнения способа визуальный контроль шлифованных пластин проводят на «просвет» с размещением осветителя под контролируемой пластиной, а после резки проводят визуальный контроль и выборочный контроль ориентации кристаллографической решетки.In the particular case of the method, the visual control of the polished plates is carried out in the “clearance” with the illuminator placed under the controlled plate, and after cutting, a visual control and selective control of the orientation of the crystallographic lattice are carried out.

Кроме того, перед отжигом шлифованных пластин на них изготавливают фаски, а контроль геометрических параметров изготовленных пластин производят измерением толщины, разнотолщинности прогиба и коробления.In addition, chamfers are made on them before annealing the polished plates, and the geometric parameters of the manufactured plates are checked by measuring the thickness, the thickness of the deflection and warping.

Заявляемый способ иллюстрируется чертежами, где на фиг.1-3 изображено приспособление для ориентации четко выраженных граней слитка (були) и вышлифовки ориентированной «площадки», на фиг.4, 5 - приспособление для точной обработки торцов цилиндров монокристаллов, на фиг.6 - диаграмма отжига цилиндров и пластин.The inventive method is illustrated by drawings, where Figs. 1-3 show a device for orienting clearly defined faces of an ingot (boules) and grinding an oriented "platform", Figs. 4, 5 show a device for precision machining of cylinder ends of single crystals, Fig. 6 - annealing diagram for cylinders and plates.

Способ изготовления пластин из монокристаллов сапфира осуществляется следующим образом. После выращивания монокристалла сапфира (слитка, були) и определения его пригодности к изготовлению пластин производят рентген-анализ с помощью дифрактометра рентгеновского типа «ДРОН-6» для определения направления вырезки из него цилиндров.A method of manufacturing wafers from sapphire single crystals is as follows. After growing a sapphire single crystal (ingot, boules) and determining its suitability for the manufacture of plates, an X-ray analysis is performed using an DRON-6 X-ray diffractometer to determine the direction of cutting cylinders from it.

Затем создают ориентированные плоскости (0001) на слитке (були). На поверхности слитка (були) имеется место с четко выраженными гранями (0001) в виде плоских площадок. Вырезка цилиндров происходит перпендикулярно этим плоскостям. Точность прямого угла должна быть максимальной.Then create oriented planes (0001) on the ingot (boules). On the surface of the ingot (boules), there is a place with clearly defined faces (0001) in the form of flat areas. Cutting of cylinders occurs perpendicular to these planes. The accuracy of the right angle should be maximum.

Для этого слиток (буля) крепится на приспособление - высокоточную стальную площадку (фиг.1-3), разнотолщинность которой не должна превышать 15 микрон. Приспособление состоит из корпуса 1 с приваренными к нему дугообразными скобами 2, к корпусу 1 снизу жестко прикреплена продольная направляющая 3 и поперечная направляющая 4. В скобы и в корпус ввернуты винты 5 и 6. Слиток (буля) сапфира 7 устанавливается в приспособление с возможностью изменения ее пространственного положения и фиксации его с помощью рядов винтов 5. Далее, по уровню высокой точности грани (0001) выставляются параллельно предметному столу сверлильного станка, т.е. перпендикулярно высверливающей «коронке». Затем вышеуказанное приспособление вместе со слитком (булей) устанавливается на плоскошлифовальный станок и вышлифовывается «площадка» по граням (0001). Далее с помощью дифрактометра типа «ДРОН-6» (или какого-либо другого) измеряется отклонение от заданной ориентации. При необходимости делается поправка и вышлифовывается еще раз. По достижении отклонения менее 3 минут данная операция закончена и слиток (буля) вынимается из приспособления и передается на следующую операцию.For this, the ingot (boule) is attached to the device - a high-precision steel platform (Figs. 1-3), the thickness difference of which should not exceed 15 microns. The device consists of a body 1 with arcuate brackets 2 welded to it, a longitudinal guide 3 and a transverse guide 4 are rigidly attached to the bottom 1 of the bracket. Screws 5 and 6 are screwed into the brackets and the case. The ingot (boule) of sapphire 7 is installed in the device with the possibility of changing its spatial position and fixing it using rows of screws 5. Next, according to the level of high accuracy, the faces (0001) are set parallel to the object table of the drilling machine, i.e. perpendicular to the drilling "crown". Then, the above device, together with the ingot (boule), is installed on a surface grinding machine and the “platform” is polished along the faces (0001). Then, using a DRON-6 diffractometer (or some other type), a deviation from a given orientation is measured. If necessary, an amendment is made and polished again. Upon reaching a deviation of less than 3 minutes, this operation is completed and the ingot (boule) is removed from the device and transferred to the next operation.

После операции вышлифовывания слиток (буля) ориентированной «площадкой» крепится на высокоточную стальную «плитку», которая устанавливается на предметный стол сверлильного станка и производится непосредственно операция вырезки кольцевым алмазным сверлом необходимого диаметра.After the grinding operation, the ingot (boule) with an oriented "platform" is attached to a high-precision steel "tile", which is installed on the object table of the drilling machine and the operation of cutting with a diamond ring drill of the required diameter is performed directly.

На вырезанных цилиндрах необходимо изготовить ориентированные торцы с точностью отклонения от заданной менее 3 минут. Для этого используется технологическое приспособление в виде высокоточного уголка (фиг.4, 5), у которого стороны строго перпендикулярны, отклонение от угла 90° менее 0,5 минуты как с наружной, так и с внутренней стороны. Уголок состоит из уголка 8, в вертикальной части которого выполнена горизонтальная прорезь 9 под хомут 10. По оси вертикальной части уголка ввернут винт 11, упирающийся в охваченный хомутом 10 с винтом 12 вырезанный цилиндр 13. Вырезанный цилиндр 13 длинной поверхностью крепится к вертикальной части уголка 8 к выборке 14 вертикальной части уголка с помощью хомута 10 (или клея). Затем приспособление - уголок горизонтальной частью устанавливается на магнитную плиту 15 плоскошлифовального станка и вышлифовывается один из торцов, далее, не снимая цилиндра с приспособлением, замеряется дифрактометром «ДРОН-6» отклонение торца от заданной ориентации, т.е. менее 2 минут. В случае превышения делается поправка и шлифуется еще раз до получения необходимого результата. Второй торец вышлифовывается строго параллельно первому. После вышлифовки торцев цилиндра производят калибровку по диаметру.On the cut cylinders, it is necessary to produce oriented ends with an accuracy of deviation from the specified less than 3 minutes. For this, a technological device is used in the form of a high-precision corner (Figs. 4, 5), in which the sides are strictly perpendicular, the deviation from the angle of 90 ° is less than 0.5 minutes both from the outside and from the inside. The corner consists of a corner 8, in the vertical part of which a horizontal slot 9 is made under the clamp 10. A screw 11 is screwed along the axis of the vertical part of the corner, cutting cylinder 13 engulfed by the clamp 10 with screw 12. The cut cylinder 13 is attached to the vertical part of corner 8 with a long surface to the sample 14 of the vertical part of the corner using the clamp 10 (or glue). Then the fixture - the corner with the horizontal part is installed on the magnetic plate 15 of the surface grinding machine and one of the ends is polished, then, without removing the cylinder with the fixture, the drone-6 diffractometer is measured to determine the deviation of the end from the given orientation, i.e. less than 2 minutes. In case of excess, a correction is made and polished again until the desired result is obtained. The second end face is polished strictly parallel to the first. After grinding the ends of the cylinder, a diameter calibration is performed.

Калибровка по диаметру проводится стандартным способом, как в металлообработке согласно инструкции круглошлифовального станка.Diameter calibration is carried out in a standard way, as in metal processing according to the instructions of a circular grinding machine.

Изготовление базового среза проводится с помощью лекальных тисок. Калиброванный цилиндр зажимается в тиски по длине цилиндра, тиски устанавливаются на магнитную плиту плоскошлифовального станка и вышлифовывается базовый срез с проверкой с помощью дифрактометра «ДРОН-6».The manufacture of the base slice is carried out using the pattern vise. The calibrated cylinder is clamped in a vise along the length of the cylinder, the vise is mounted on the magnetic plate of a surface grinding machine and the base cut is ground with a check using a DRON-6 diffractometer.

Изготовленный цилиндр находится в напряженном состоянии. Поэтому необходимо производить операцию релаксации (т.е. снятия напряжений), что и достигается до определенной степени термической обработкой (отжиг).The fabricated cylinder is in tension. Therefore, it is necessary to perform a relaxation operation (i.e., stress relief), which is achieved to a certain extent by heat treatment (annealing).

Операция отжига проводится при рабочей температуре 1300-1500°С в течение как минимум 8 часов.The annealing operation is carried out at an operating temperature of 1300-1500 ° C for at least 8 hours.

Температура 1300-1500°С является первой критической для кристаллической решетки, т.е. при этой температуре решетка начинает «колебаться», что и приводит к снятию напряжений. Операция отжига производится в атмосфере в муфельной печи в следующем режиме. После отжига цилиндров производят резку его на пластины, например, с помощью станка DWT, отмывку пластин, визуальный контроль на наличие сколов и трещин и выборочный контроль ориентации кристаллографической решетки с помощью дифрактометра типа «ДРОН-6» или какого-либо другого прибора.The temperature of 1300-1500 ° C is the first critical for the crystal lattice, i.e. at this temperature, the lattice begins to “oscillate”, which leads to stress relieving. The annealing operation is performed in the atmosphere in a muffle furnace in the following mode. After annealing the cylinders, it is cut into plates, for example, using a DWT machine, washing the plates, visual inspection for chips and cracks, and selective control of the crystallographic lattice orientation using a DRON-6 diffractometer or some other device.

Визуальный контроль проводится на «просвет», т.е. осветитель находится снизу под контролируемой пластиной. Сверху над пластиной расположено увеличительное стекло 3-х кратное. Этим способом очень хорошо выявляются дефекты, внесенные механической обработкой, резкой, шлифовкой.Visual control is carried out on the "clearance", ie the illuminator is located below the controlled plate. A 3x magnifying glass is located above the plate. In this way, defects made by machining, cutting, grinding are very well detected.

Резанные пластины, так же, как и шлифованные, находятся в напряженном состоянии и, вследствие дефектов роста, неоднородны по твердости. На границах между разнотвердыми участками образуются трещины, и пластина разваливается на части. К тому же при шлифовании поверхность пластины обрабатывается неоднородно, что приводит к разнотолщинности, превышающей необходимые требования. Операция отжига снимает напряжения и делает пластину однородной по твердости.Cut plates, as well as polished ones, are in a stressed state and, due to growth defects, are inhomogeneous in hardness. Cracks form at the boundaries between the hard sections and the plate falls apart. In addition, during grinding, the surface of the plate is treated non-uniformly, which leads to a thickness difference exceeding the required requirements. The annealing operation relieves stress and makes the plate uniform in hardness.

Операции отжига проводятся в контейнере для отжига пластин, изготавливаемых, например, из сапфира в муфельной печи.Annealing operations are carried out in a container for annealing plates made, for example, of sapphire in a muffle furnace.

После отжига производят контроль электрофизических параметров путем измерения толщины, разнотолщинности, прогиба и коробления пластины с помощью измерителя геометрических параметров «Tropal» и тоннельного микроскопа. Данные измерений вносятся в базу данных.After annealing, the electrophysical parameters are monitored by measuring the thickness, thickness, deflection and warping of the plate using the Tropal geometric parameters meter and tunnel microscope. Measurement data is entered into the database.

Затем производят утонение пластин сапфира.Then produce thinning sapphire plates.

Утонение пластин производится в две стадии на шлифовальном станке с алмазными таблетками.Thinning of the plates is carried out in two stages on a grinding machine with diamond tablets.

1 стадия - шлифование алмазным шлифовальником с размером зерна 80 мкм; 2 стадия - шлифование алмазным шлифовальником с размером зерна 20 мкм - 28 мкм.Stage 1 - grinding with a diamond grinder with a grain size of 80 microns; Stage 2 - grinding with a diamond grinder with a grain size of 20 microns - 28 microns.

Введение двухстадийного шлифования связанным абразивом позволяет исключить одну стадию шлифовки свободным абразивом, что удешевляет операцию шлифовки, увеличивает производительность приблизительно на 25% и исключает одну операцию отмывки между двумя стадиями обработки свободным абразивом.The introduction of two-stage grinding with a bonded abrasive eliminates one stage of grinding with a free abrasive, which reduces the cost of the grinding operation, increases productivity by approximately 25% and eliminates one washing operation between two stages of free-abrasive processing.

Для крупногабаритных изделий может быть введено шлифование свободным абразивом карбида бора с размером зерна <10 мкм на шлифовальном станке «Peter Wolters F 700».For large products, grinding with a free abrasive of boron carbide with a grain size <10 μm can be introduced on a Peter Wolters F 700 grinding machine.

После шлифования производят отмывку пластин на линии отмывки типа ULRASONIC МН - 5MW18D, визуальный контроль на наличие сколов, рисок, царапин, трещин и недошлифовки и с помощью станка обработки фасок пластин производят обработку фасок пластин с последующей отмывкой на линии отмывки типа ULRASONIC MR -5MW18D.After grinding, the plates are washed on the washing line of the ULRASONIC МН - 5MW18D type, visual inspection for chips, scratches, scratches, cracks and under grinding is performed and, using the plate chamfering machine, plate chamfers are processed and then washed on the washing line of the ULRASONIC MR -5MW18 type.

Шлифованные пластины находятся в напряженном состоянии, поэтому необходим их заключительный отжиг в тех же режимах, что и отжиг калиброванных цилиндров.The polished plates are in a stressed state; therefore, their final annealing is necessary in the same modes as the annealing of calibrated cylinders.

После отжига производят заключительный контроль геометрических параметров измерителем, лазерную маркировку с нерабочей стороны.After annealing, the final control of the geometric parameters by the meter is carried out, laser marking from the non-working side.

Заявленный способ позволяет получить высококачественные пластины сапфира, пригодные для использования и удовлетворяющие высоким требованиям современной оптоэлектроники.The claimed method allows to obtain high-quality sapphire wafers suitable for use and satisfying the high requirements of modern optoelectronics.

Claims (10)

1. Способ изготовления пластин монокристаллов из слитка или були, включающий калибрование заготовки монокристалла по диаметру, изготовление базового среза, резку заготовки монокристалла на пластины и контроль геометрических и электрофизических параметров, отличающийся тем, что в начале производят рентгеновский анализ слитка или були монокристалла для определения направления вырезки и создают на нем вышлифовкой по меньшей мере одну ориентированную "площадку" по граням (0001), после чего с помощью дифрактометра замеряют отклонение от заданной ориентации и повторяют процесс вышлифовки до достижения отклонения менее 3 мин, производят вырезку заготовок цилиндров из слитка или були монокристалла перпендикулярно по меньшей мере одной плоской "площадке" с четко выраженной гранью на ее поверхности, затем производят шлифовку торцов цилиндров с точностью отклонения от заданной менее 3 мин, после чего производят калибровку диаметров цилиндров, при этом базовый срез изготавливают на каждом из цилиндров и производят отжиг цилиндров при температуре 1300-1500°С в течение не менее 8 ч, а после резки заготовок цилиндров на пластины производят повторный отжиг, утонение пластин шлифованием и заключительный отжиг на тех же режимах, что и отжиг цилиндров.1. A method of manufacturing single crystal wafers from an ingot or boules, including calibrating the billet of a single crystal in diameter, manufacturing a base cut, cutting a billet of a single crystal into wafers and controlling geometric and electrophysical parameters, characterized in that at the beginning an X-ray analysis of the ingot or boule of a single crystal is performed to determine the direction clippings and create on it by grinding at least one oriented “platform” along the faces (0001), after which the deviation from the back is measured using a diffractometer orientation and repeat the grinding process until a deviation of less than 3 minutes is achieved, the cylinder blanks are cut from an ingot or boules of a single crystal perpendicular to at least one flat “area” with a distinct face on its surface, then grinding the ends of the cylinders with an accuracy of deviation from a predetermined less 3 minutes, after which the cylinder diameters are calibrated, while a basic cut is made on each of the cylinders and the cylinders are annealed at a temperature of 1300-1500 ° C for at least 8 hours, and follows cutting cylinders preforms to produce a second annealed wafer, thinning wafers by grinding and final annealing under the same conditions as the annealing cylinders. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что утонение пластин шлифованием производят по меньшей мере в две стадии - сначала алмазным шлифовальником со связанным абразивом с размером зерна 80÷100 мкм, затем алмазным шлифовальником со связанным абразивом с размером зерна 20÷28 мкм.2. The method according to claim 1, characterized in that the thinning of the plates by grinding is performed in at least two stages - first, a diamond grinder with a bonded abrasive with a grain size of 80 ÷ 100 μm, then a diamond grinder with a bonded abrasive with a grain size of 20 ÷ 28 μm . 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что после шлифования связанным абразивом производят шлифование свободным абразивом карбида бора с размером зерна <10 мкм.3. The method according to claim 2, characterized in that after grinding with a bonded abrasive, grinding with a free abrasive of boron carbide with a grain size <10 μm is performed. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что шлифование ориентированных торцов цилиндров с точностью отклонения менее 3 мин осуществляют при закреплении цилиндра в приспособлении в виде высокоточного уголка, установленного на плоскошлифовальном станке, путем вышлифовки одного из торцов, замера отклонения торца от заданной ориентации в пределах менее 2 мин и дошлифовки до получения необходимого результата, при этом второй торец заготовки вышлифовывают параллельно первому.4. The method according to claim 1, characterized in that the grinding of the oriented ends of the cylinders with an accuracy of deviation of less than 3 minutes is carried out when fixing the cylinder in a fixture in the form of a high-precision angle mounted on a surface grinding machine by grinding one of the ends, measuring the deviation of the end from a given orientation within less than 2 minutes and grinding until the desired result is obtained, while the second end face of the workpiece is ground parallel to the first. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что вырезку заготовок цилиндров производят кольцевым алмазным сверлом при закреплении слитка г или були ориентированной "площадкой" на точной стальной плитке, установленной на столе сверлильного станка.5. The method according to claim 1, characterized in that the cylinder blanks are cut with a diamond ring drill when the ingot g or boule is fixed with an oriented "platform" on a precision steel tile mounted on a drilling machine table. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что базовый срез изготавливают на калиброванном цилиндре, зажатом в тисках плоскошлифовального станка, путем механической вышлифовки алмазным инструментом, после чего производят контроль электрофизических параметров.6. The method according to claim 1, characterized in that the base slice is made on a calibrated cylinder, sandwiched in the grip of a surface grinding machine, by mechanical grinding with a diamond tool, after which the electrophysical parameters are checked. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что после резки цилиндров на пластины производят их отмывку, визуальный контроль на наличие сколов и трещин и выборочный контроль ориентации кристаллографической решетки.7. The method according to claim 1, characterized in that after cutting the cylinders into the plates, they are washed, visual inspection for chips and cracks, and selective control of the orientation of the crystallographic lattice. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что после утонения пластин шлифованием производят их отмывку и визуальный контроль на наличие сколов, трещин, рисок, царапин и недошлифовки.8. The method according to claim 1, characterized in that after thinning the plates by grinding, they are washed and visually inspected for chips, cracks, scratches, scratches and under-grinding. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что визуальный контроль шлифованных пластин проводят на "просвет" с размещением осветителя под контролируемой пластиной, а после резки проводят визуальный контроль и выборочный контроль ориентации кристаллографической решетки.9. The method according to claim 8, characterized in that the visual control of the polished plates is carried out in the “clearance” with the illuminator placed under the controlled plate, and after cutting, visual control and selective control of the crystallographic lattice orientation are carried out. 10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что перед отжигом шлифованных пластин на них изготавливают фаски, а контроль геометрических параметров изготовленных пластин производят измерением толщины, разнотолщинности, прогиба и коробления.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that, before annealing the polished plates, chamfers are made on them, and the geometric parameters of the manufactured plates are checked by measuring thickness, thickness, deflection and warpage.
RU2005105020/02A 2005-02-24 2005-02-24 Method for producing monocrystal wafers RU2284073C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005105020/02A RU2284073C1 (en) 2005-02-24 2005-02-24 Method for producing monocrystal wafers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005105020/02A RU2284073C1 (en) 2005-02-24 2005-02-24 Method for producing monocrystal wafers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2284073C1 true RU2284073C1 (en) 2006-09-20

Family

ID=37113963

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005105020/02A RU2284073C1 (en) 2005-02-24 2005-02-24 Method for producing monocrystal wafers

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2284073C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102886716A (en) * 2011-07-19 2013-01-23 上海汇盛无线电专用科技有限公司 Face grinding machine for sapphire ingot
RU2478463C1 (en) * 2011-12-14 2013-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет приборостроения и информатики" Device for one-sided thinning of plates
CN104070446A (en) * 2013-03-27 2014-10-01 株式会社迪思科 Sapphire substrate flattening method
RU2682564C1 (en) * 2018-04-09 2019-03-19 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ) Semiconductor material ingot calibration method
CN112059912A (en) * 2020-09-27 2020-12-11 北京石晶光电科技股份有限公司 Crystal datum plane machining tool and using method
CN118578532A (en) * 2024-08-07 2024-09-03 天通控股股份有限公司 Piezoelectric crystal processing method

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102886716A (en) * 2011-07-19 2013-01-23 上海汇盛无线电专用科技有限公司 Face grinding machine for sapphire ingot
CN102886716B (en) * 2011-07-19 2016-02-24 上海汇盛无线电专用科技有限公司 Sapphire ingot face grinding machine
RU2478463C1 (en) * 2011-12-14 2013-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет приборостроения и информатики" Device for one-sided thinning of plates
CN104070446A (en) * 2013-03-27 2014-10-01 株式会社迪思科 Sapphire substrate flattening method
US20140295645A1 (en) * 2013-03-27 2014-10-02 Disco Corporation Sapphire substrate flattening method
JP2014192307A (en) * 2013-03-27 2014-10-06 Disco Abrasive Syst Ltd Flatness processing method of sapphire substrate
US9211625B2 (en) * 2013-03-27 2015-12-15 Disco Corporation Sapphire substrate flattening method
RU2682564C1 (en) * 2018-04-09 2019-03-19 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ) Semiconductor material ingot calibration method
CN112059912A (en) * 2020-09-27 2020-12-11 北京石晶光电科技股份有限公司 Crystal datum plane machining tool and using method
CN118578532A (en) * 2024-08-07 2024-09-03 天通控股股份有限公司 Piezoelectric crystal processing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105556649B (en) The internal stress evaluation method of silicon carbide single crystal wafer and the warpage Forecasting Methodology of silicon carbide single crystal wafer
Bismayer et al. Measurement of subsurface damage in silicon wafers
US11309191B2 (en) Method for modifying substrates based on crystal lattice dislocation density
TWI429523B (en) Method for simultaneously cutting a compound rod of semiconductor material into a multiplicity of wafers
EP3150995B1 (en) Evaluation method for bulk silicon carbide single crystals and reference silicon carbide single crystal used in said method
RU2284073C1 (en) Method for producing monocrystal wafers
EP3567139B1 (en) Chamfered silicon carbide substrate and method of chamfering
US7255740B2 (en) Method of growing hexagonal single crystals and use of same as substrates for semiconductor elements
Buchwald et al. Analysis of the sub-surface damage of mc-and cz-Si wafers sawn with diamond-plated wire
JP6493253B2 (en) Silicon wafer manufacturing method and silicon wafer
CN111801771B (en) Method for slicing semiconductor single crystal ingot
JP2024014982A (en) SiC CRYSTAL SUBSTRATE HAVING LATTICE PLANE ORIENTATION OPTIMAL FOR CRACK REDUCTION AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
CN113042915A (en) Method for processing SiC ingot and laser processing device
US9682495B2 (en) Method and apparatus for processing sapphire
Popovich et al. Mechanical strength of silicon solar wafers characterized by ring-on-ring test in combination with digital image correlation
JP5954254B2 (en) Semiconductor wafer evaluation system and evaluation method
KR100526215B1 (en) A Manufacturing Method And Device For Silicon Single Crystal Wafer
JP5826915B2 (en) Polycrystalline silicon wafer
JP3918216B2 (en) Single crystal cutting apparatus and method
Hildebrandt et al. High precision crystal orientation measurements with the X-ray Omega-Scan-A tool for the industrial use of quartz and other crystals
CN211250918U (en) Semiconductor cutting device
WO2024185342A1 (en) Grinding stone truing method and truing device
RU2497643C2 (en) Method of crystalline silicon separation by thermoelastic strains
EP4289582A1 (en) Crystal wafering system and method
JP2022021315A (en) SiC CRYSTAL HAVING LATTICE PLANE ORIENTATION SUITABLE FOR REDUCING CRACK, AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080225