SK286535B6

SK286535B6 - Spôsob a zariadenie na delenie monokryštalických materiálov, zariadenie na nastavovanie monokryštálu a skúšobný postup

Info

Publication number: SK286535B6
Application number: SK450-2003A
Authority: SK
Inventors: Ralf Hammer; Andr Kleinwechter; Tilo Flade; Cornelia Kumann; Ralf Gruszynsky
Original assignee: Freiberger Compound Materials Gmbh
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2008-12-05
Also published as: WO2002034973A1; CZ20031102A3; DE50103912D1; CN1270000C; US7137865B2; ATE278052T1; CZ297783B6; JP5087202B2; DE10052154A1; RU2251598C2; EP1332247B1; JP2004512251A; US20040118338A1; CN1469942A; SK4502003A3; EP1332247A1; TW521340B

Abstract

Pri spôsobe delenia sa prvý uhol (ró) medzi určitou kryštalografickou orientáciou (K) a smerom (V) posuvu volí tak, že sily (Fx-, Fx+) pôsobiace na deliaci nástroj (2, 8) počas delenia v smere kolmomna deliacu rovinu (T) sa navzájom kompenzujú alebo sa sčítajú na vopred stanovenú silu (F--›). Zariadenie na delenie má meracie zariadenie (6) na meranie vychýlenia (X) deliaceho nástroja (2, 8) v smere kolmom na smer (V) posuvu. Zariadenie je vybavené dorazom (54), upraveným na vertikálne umiestnenom suporte (51) so spodnou hranou (54a), ktorá s vertikálou zviera vopred stanovený tretí uhol (gama). Postup má kroky: delenie monokryštálu (1) na úseky (20a až 20e) kolmo na stredovú pozdĺžnu os (M), spájanie úsekov tak, že charakteristický vonkajší znak (4) každého z úsekov zaujíma vzhľadom na stredovú pozdĺžnu os (M) odlišnú uhlovú polohu, delenie zostaveného monokryštálu (1) na kotúče (20a až 20e), meranie rovinatosti povrchu a/alebo hrúbkytakto vytvorených kotúčov (20a až 20e), zisťovanie optimálneho prvého uhla (ró) určitej kryštalografickej orientácie (K) vzhľadom na smer (V) posuvu deliaceho nástroja (2, 8).

Description

Oblasť techniky

Predložený vynález sa týka spôsobu a zariadenia na delenie monokryštalických materiálov, pričom sa monokryštál určený na rozrezávanie aspoň na dva kusy a deliaci nástroj premiestňujú proti sebe navzájom v smere posuvu a pričom monokryštál je orientovaný tak, že určitá kryštalografická orientácia leží v deliacej rovine . Ďalej sa vynález týka zariadenia na delenie monokryštálov s deliacim nástrojom, držiakom monokryštálu, pohonom na premiestňovanie držiaka a deliaceho nástroja proti sebe navzájom v smere posuvu, ktorý prebieha kolmo na stredovú pozdĺžnu os monokryštálu a otočným zariadením na otáčanie držiaka, ktorým je držiak otáčavý tak, že monokryštál môže byť otáčaný okolo svojej stredovej pozdĺžnej osi. Ďalej sa vynález týka zariadenia i skúšobného postupu zisťovania optimálneho prvého uhla medzi menovitou kryštalografickou orientáciou a smerom posuvu.

Doterajší stav techniky

Monokryštály vytvárané ťahaním kryštálu sa rezaním rozdeľujú na jednotlivé ploché kusy známe ako plátky na použitie v polovodičovej technike. Zo stavu techniky známymi technologickými postupmi používanými na tento účel sú rezanie pílou a rezanie drôtom. Výsledkom pôsobenia rezných síl vyskytujúcich sa pri delení monokryštálov rozrezávaním je bočné vychýlenie otáčajúcej sa kotúčovej píly v prípade rezania pílou alebo drôtu v prípade rezania drôtom. Dôsledkom je vytvárame plátkov nerovnomernej hrúbky alebo plátkov, ktorých povrch má ďalšie nepravidelnosti, napríklad nerovnosti a deformácie. V prípade kremíkových monokryštálov je prevažne sa vyskytujúcim problémom zvlnenie povrchu. Táto skutočnosť má za následok zníženie akosti vytváraných plátkov a tým nižšiu produkciu vysoko akostných plátkov.

Kvôli vyriešeniu tohto problému je, v prípade rezania pílou, známe merať vychýlenie kotúčovej píly a korigovať toto vychýlenie prostredníctvom pôsobenia stlačeného vzduchu. Tento postup má nevýhodu pozostávajúcu v tom, že stlačený vzduch nepriaznivo ovplyvňuje film chladiaceho média aplikovaného kvôli chladeniu kotúčovej píly, čo zase ovplyvňuje vlastné ochladzovanie počas rezania. Ďalej je známe umiestniť monokryštál do držiaka, ktorý je špecificky tvarovaný tak, aby kvôli ich kompenzovaniu pôsobil proti uvedeným silám, ktoré spôsobujú vychyľovanie kotúčovej píly, opačne pôsobiacimi silami. V prípade rezania drôtom žiadne účinné ovplyvňovanie vychyľovania drôtu nie je možné.

Podstata vynálezu

Cieľom predloženého vynálezu je poskytnúť spôsob a zariadenie na delenie monokryštálov, nastavovacie zariadenie a skúšobný postup zisťovania kryštalografickej orientácie monokryštálov pre uvedený spôsob, ktoré odstraňujú uvedené problémy a nedostatky.

Uvedený cieľ sa dosahuje spôsobom delenia monokryštalických materiálov, pričom sa monokryštál určený na rozrezávanie na aspoň dva kusy a deliaci nástroj premiestňujú proti sebe navzájom v smere posuvu, a pričom monokryštál je orientovaný tak, že určitá kryštalografická orientácia leží v deliacej rovine. Podľa vynálezu sa prvý uhol medzi určitou kryštalografickou orientáciou a smerom posuvu volí tak, že sily pôsobiace na deliaci nástroj počas delenia v smere kolmom na deliacu rovinu sa navzájom kompenzujú alebo sa sčítajú na vopred stanovenú silu.

Výhodné uskutočnenie podľa vynálezu spočíva v tom, že sa počas delenia meria vychýlenie deliaceho nástroja a že sa monokryštál v závislosti od nameranej hodnoty natáča určitou kryštalografickou orientáciou v deliacej rovine.

Ďalšie výhodné uskutočnenie podľa vynálezu spočíva v tom, že sa delenie vykonáva pomocou rezania prvým deliacim nástrojom, ktorý je tvorený rezacím kotúčom s vnútorným otvorom.

Ďalšie výhodné uskutočnenie podľa vynálezu spočíva v tom, že sa delenie vykonáva pomocou rezania druhým deliacim nástrojom, ktorý je tvorený drôtom.

Ďalšie výhodné uskutočnenie podľa vynálezu spočíva v tom, že sa prvý uhol stanovuje pred delením empiricky.

Ďalšie výhodné uskutočnenie podľa vynálezu spočíva v tom, že nastavovanie prvého uhla sa vykonáva prostredníctvom nastavovacieho zariadenia mimo vlastné deliace zariadenie.

Ďalšie výhodné uskutočnenie podľa vynálezu spočíva v tom, že sa rozrezávajú monokryštály polovodičov

III. až V. skupiny, najmä GaAs.

Uvedený cieľ sa dosahuje zariadením na delenie monokryštálov s deliacim nástrojom, držiakom monokryštálu, pohonom na premiestňovanie držiaka a deliaceho nástroja proti sebe navzájom v smere posuvu, ktorý prebieha kolmo na stredovú pozdĺžnu os monokryštálu a otáčavým zariadením na otáčanie držiaka, ktorým je držiak otáčavý tak, že sa monokryštál môže otáčať okolo svojej stredovej pozdĺžnej osi. Zariadenie podľa vynálezu má meracie zariadenie na meranie vychýlenia deliaceho nástroja v smere kolmom na smer posuvu.

Ďalšie výhodné uskutočnenie podľa vynálezu spočíva v tom, že zariadenie má regulačné zariadenie, ktoré je spojené s meracím zariadením a otáčavým zariadením a ktoré je upravené na riadenie otáčavého zariadenia na otáčanie monokryštálom kvôli v podstate nulovému alebo vopred stanovenému vychýleniu deliaceho nástroja.

Ďalšie výhodné uskutočnenie podľa vynálezu spočíva v tom, že zariadenie obsahuje prvý deliaci nástroj, ktorý je tvorený rezacím kotúčom s vnútorným otvorom.

Ďalšie výhodné uskutočnenie podľa vynálezu spočíva v tom, že zariadenie obsahuje druhý deliaci nástroj, ktorý je tvorený drôtom.

Uvedený cieľ sa dosahuje zariadením na nastavovanie monokryštálu, ktoré je vybavené dorazom, upraveným na vertikálne umiestnenom suporte so spodnou hranou, ktorá s vertikálou zviera vopred stanovený tretí uhol.

Ďalšie výhodné uskutočnenie podľa vynálezu spočíva v tom, že doraz je výškovo nastaviteľný.

Ďalšie výhodné uskutočnenie podľa vynálezu spočíva v tom, že zariadenie je vybavené rôznymi vymeniteľnými dorazmi s odlišnými uhlami.

Ďalšie výhodné uskutočnenie podľa vynálezu spočíva v tom, že týmto zariadením je nastavovacie zariadenie na vykonávanie uvedeného spôsobu.

Uvedený cieľ sa dosahuje skúšobným postupom zisťovania optimálneho prvého uhla medzi menovitou kryštalografickou orientáciou a smerom posuvu uvedeného spôsobu, ktorý má kroky:

delenie monokryštálu, pričom monokryštál je v podstate valcového tvaru so stredovou pozdĺžnou osou a má charakteristický vonkajší znak, ktorého orientácia vzhľadom na menovitú kryštalografickú orientáciu monokryštálu je známa, na úseky s vopred stanovenou hrúbkou kolmo na stredovú pozdĺžnu os, spájanie úsekov tak, že charakteristický vonkajší znak každého z úsekov zaujíma vzhľadom na stredovú pozdĺžnu os odlišnú uhlovú polohu, súčasné delenie takto zostaveného monokryštálu (1) v deliacom zariadení na kotúče (20a až 20e) s hrúbkou neskôr vyrábaného plátku, meranie rovinatosti povrchu a/alebo hrúbky takto vytvorených kotúčov, zisťovanie optimálneho prvého uhla určitej kryštalografickej orientácie vzhľadom na smer posuvu deliaceho nástroja.

Výhodné uskutočnenie podľa vynálezu spočíva v tom, že charakteristickým vonkajším znakom je ploché vybranie alebo zárez.

Spôsob a zariadenie podľa vynálezu majú výhodu pozostávajúcu vo zvýšení akosti plátkov a umožnení rozrezávania monokryštálu vyššími rýchlosťami posuvu. Vďaka tomu je rezanie pílou možné použiť najmä pre GaAs a to dokonca aj pre vytváranie plátkov s hrúbkou šesť palcov (152,4 mm), prípadne väčšou. V dôsledku zvýšenej akosti vytváraných plátkov je možné inak obvyklé kroky ich následného spracovania vo väčšine prípadov vypustiť.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Ďalšie charakteristické vlastnosti a účelné znaky predloženého vynálezu budú zrejmé z nasledujúceho opisu príkladov jeho konkrétnych uskutočnení s odvolaním na pripojené obrázky, v ktorých predstavuje :

obr. 1 schematické znázornenie zariadenia na rezanie s vnútorným otvorom podľa vynálezu v pohľade v smere stredovej pozdĺžnej osi monokryštálu;

obr. 2 schematické znázornenie zariadenia na rezanie s vnútorným otvorom podľa vynálezu v bokoryse; obr. 3 schematické znázornenie zariadenia na rezanie drôtom podľa vynálezu v perspektívnom pohľade; obr. 4 schematické znázornenie zariadenia na rezanie drôtom podľa vynálezu v bokoryse;

obr. 5 schematické znázornenie plátku pri rezaní zariadením s vnútorným otvorom v bokoryse;

obr. 6 grafické znázornenie síl pôsobiacich počas rezania pílou s vnútorným otvorom;

obr. 7 grafické znázornenie kritickej hĺbky vniknutia pre tvorenie sietí mikroskopických trhliniek ako funkcie smeru posuvu rezného nástroja počas rozrezávania GaAs monokryštálu;

obr. 8 grafické znázornenie extrémnych hodnôt výslednej sily tvorenej zložkami axiálnej odtláčacej sily, ktorej výsledkom je bočné vychyľovanie rezného nástroja ako funkcie smeru posuvu tohto rezného nástroja počas rozrezávania GaAs monokryštálu s použitím rezania pílou;

obr. 9 grafické znázornenie nerovností povrchu plátku ako funkcie nastavenia menovitej kryštalografickej orientácie vzhľadom na smer posuvu rezného nástroja pri rozrezávaní GaAs monokryštálu s použitím rezania pílou;

obr. 10 grafické znázornenie drsnosti povrchu plátku ako funkcie nastavenia menovitej kryštalografickej orientácie vzhľadom na smer posuvu rezného nástroja pri rozrezávaní GaAs monokryštálu;

obr. 11 schematické znázornenie kroku skúšobného postupu podľa vynálezu na zisťovanie optimálneho uhla medzi menovanou kryštalografickou orientáciou a smerom posuvu rezného nástroja pri rezaní drôtom; a obr. 12 schematické znázornenie zariadenia na nastavovanie monokryštálu v perspektívnom pohľade.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Ako môže byť zrejmé z obr. 1 a 2, v prvom uskutočnení zariadenia podľa predloženého vynálezu je týmto zariadením zariadenie na rezanie s vnútorným otvorom. Monokryštál 1 v podstate valcovej konfigurácie so stredovou pozdĺžnou osou M je prichytený a fixovaný prostredníctvom neznázomeného držiaka. Prvý deliaci nástroj 2 tu konkrétne rezací kotúč s vnútorným otvorom, ktorý, ako je známe, pozostáva z kovového kotúča so stredovým otvorom, na ktorého vonkajšom obvode je umiestnené rezacie ostrie 3 vytvorené nanesením diamantových zŕn, je uložený otáčavo okolo osi R otáčania vzhľadom na monokryštál 1 tak, že stredová pozdĺžna os M monokryštálu 1 a os R otáčania kotúčovej píly prebiehajú navzájom paralelne. Ďalej je zabezpečený pohon, nie j c znázornený, ktorý umožňuje otáčanie kotúčovej píly určenou rýchlosťou okolo osi R otáčania v smere A, naznačenom na obr. 1. Monokryštál 1 je pomocou posuvovej jednotky posúvateľný v smere V posuvu prvého deliaceho nástroja 2, naznačeného na obr. 2, smerom ku kotúčovej píle tak, že touto kotúčovou pílou je možné monokryštál 1 v kolmej rovine na jeho stredovú pozdĺžnu os M úplne rozrezať. Okrem toho je zabezpečený pohon na premiestňovanie monokryštálu 1 kolmo vzhľadom na kotúčovú pílu alebo v smere ich stredovej pozdĺžnej osi rýchlosťou w.

Ako je zrejmé najmä z obr. 1, monokryštál 1 nie je úplne valcový, ale má na svojom vonkajšom povrchu určitý vonkajší znak 4, tu rovinný úsek, ktorý je možné tiež označiť ako rovinné ploché vybranie, alebo tiež ako „Fiat“ , ako je bežne označované odborníkmi v odbore, a ktorý po umiestnení monokryštálu 1 definovaným spôsobom tak, žc druhý uhol a, ktorý určitá kryštalografická orientácia K, napríklad orientácia [011] v prípade GaAs, a normála N na vonkajší znak 4 vonkajšieho povrchu medzi sebou zvierajú v rovine kolmej na stredovú pozdĺžnu os M, je známy. Vzhľadom na to, že je známy druhý uhol a, je rovnako tiež známy prvý uhol p zvieraný medzi menovitou kryštalografickou orientáciou K a smerom V posuvu deliaceho nástroja 2 v rovine kolmej na stredovú pozdĺžnu os M monokryštálu 1 a teda v deliacej rovine T. Malo by byť uvedené, že namiesto uskutočnenia vonkajšieho znaku 4 vo forme rovinnej plochy môže byť vonkajší povrch monokryštálu 1 vybavený tiež zárezom, bežne označovaným odborníkmi z daného odboru „Notch“. Jediným smerodajným faktorom je existencia charakteristického vonkajšieho znaku 4 , ktorého usporiadanie vzhľadom na menovitú kryštalografickú orientáciu K je známe.

Okrem toho je, ako môže byť zrejmé z obr. 2, navrhované zariadenie na konci monokryštálu 1, odvrátenom od kotúčovej píly, vybavené otáčavým zariadením 5 na natáčanie monokryštálu 1 okolo jeho stredovej pozdĺžnej osi M. Ďalej je poskytnuté meracie zariadenie 6, napríklad snímač na meranie vychýlenia X prvého deliaceho nástroja 2, tu kotúčovej píly, vzhľadom na deliacu rovinu T počas odrezávania plochého kusu, t. j. kotúčového úseku laz monokryštálu 1, z ktorého sa bude následne vytvárať plátok. Meracie zariadenie 6 a otáčavé zariadenie 5 na natáčanie monokryštálu 1 sú navzájom prepojené cez regulačné zariadenie 7, ktoré je konštrukčne vytvorené takým spôsobom, že v závislosti od nameraného vychýlenia X kotúčovej píly je otáčavé zariadenie 5 ovládané tak, že sa monokryštál 1 natáča do špecifickej uhlovej polohy, v ktorej kryštalografícká orientácia K zaujíma dopredu stanovený uhol p korešpondujúci s nameraným vychýlením X kotúčovej píly vzhľadom na smer V posuvu.

V modifikovanom uskutočnení je zariadením na rozrezávanie monokryštálu 1 druhý deliaci nástroj 8, ktorým je zariadenie na rezanie c|rôtom 8a, 8b, 8c, ktoré je znázornené na obr. 3 a 4. Súčasti, ktoré korešpondujú so súčasťami zariadenia znázorneného na obr. 1 a 2, sú označené rovnakými vzťahovými značkami. Ako môže byť zrejmé z obr. 3, je monokryštál 1 prichytený a zafixovaný v neznázomenom držiaku, ktorý je prostredníctvom posuvovej jednotky priečne posuvný cez oblasť zostavy drôtov 8a, 8b, 8c druhého deliaceho nástroja 8. Druhý deliaci nástroj 8 pozostáva z veľkého počtu paralelne prebiehajúcich drôtov 8a, 8b, 8c, ktoré sú ťahané cez valce (nie sú znázornené) a posúvateľné v smeroch A, B, naznačených na obr. 3 šípkami, v rovinách kolmých na stredovú pozdĺžnu os M monokryštálu 1. Zariadenie ďalej zahŕňa prostriedky 9 na nanášanie pasty, obsahujúce diamantové zrná na drôty 8a, 8b, 8c, usporiadané na jednej strane monokryštálu 1, a druhé zariadenie 10 na čistenie a vynášanie odpadu, t. j. materiálu odbrusovaného počas rezania drôtmi 8a, 8b, 8c prechádzajúcimi cez monokryštál 1. V alternatívnom uskutočnení sú diamantové zrná už pevne začlenené do drôtu 8a, 8b, 8c a uvedené nanášanie pasty nie je teda nutné. Podobne ako zariadenie znázornené na obr. 2 je toto uskutočnenie zariadenia, ako môže byť zrejmé z obr. 4, vybavené otočným zariadením 5 na natáčanie monokryštálu 1, meracím zariadením 6, napr. snímačom na zisťovanie vychýlenia drôtov 8a, 8b, 8c, a regulačným zariadením 7 na ovládanie otáčavého zariadenia 5 na natáčanie monokryštálu 1, ako funkcie zisteného X vychýlenia drôtu 8a, 8b, 8c.

Ďalej bude, s odvolaním na obr. 5 až 10, podrobne opísaná prevádzková činnosť zariadenia podľa obr. 1 a

2.

Po uložení monokryštálu 1 do držiaka sa tento držiak prostredníctvom pohonu premiestňuje v smere W, naznačenom na obr. 2 tak, že sa medzi kotúčovitým úsekom la monokryštálu 1 a kotúčovou pílou vytvorí medzera, ktorej veľkosť je o niečo väčšia ako hrúbka plátku, ktorý sa má vytvárať. Potom sa monokryštál 1 pomocou pohonu premiestni v smere V posuvu naznačeného na obr. 2 a 5 prvou rýchlosťou v proti kotúčovej píle, ktorá sa otáča okolo osi otáčania v smere A, naznačenom na obr. 1. Otáčajúca sa kotúčová píla sa na účely oddelenia kotúčového úseku la, ktorý bude neskôr tvoriť plátok, zarezáva do monokryštálu 1. Počas operácie delenia vytvárajú po dosiahnutí kritickej hĺbky vniknutia prvého deliaceho nástroja 2 do monokryštálu 1 diamantové zrná deliaceho ostria 3 kotúčovej píly, mikroskopické trhlinky, ktorých výsledkom je, v dôsledku recipročného tvorenia sietí, obrusovanie materiálu. Uvedená kritická hĺbka vniknutia je závislá od smeru pohybu diamantových zŕn vzhľadom na menovitú kryštalografickú orientáciu K. Z makroskopického hľadiska je kritická hĺbka vniknutia závislá od uhla p zovretého medzi menovitou kryštalografickou orientáciou K a smerom V posuvu prvého deliaceho nástroja 2 v rovine kolmej na stredovú pozdĺžnu os M monokryštálu 1. Bolo zistené, že na každej z protiľahlých strán S, S' vzhľadom na zaberajúcu kotúčovú pílu sa kritická hĺbka vniknutia odlišuje. Na obr. 7 je graficky znázornená kritická hĺbka vniknutia kotúčovej píly, znázornenej na obr. 5, na uvedenej protiľahlej prednej strane S a zadnej strane S' pre rôzne nastavenia uhlu p menovitej kryštalografickej orientácie K vzhľadom na smer V posuvu prvého deliaceho nástroja 2. Tento rozdiel kritickej hĺbky vniknutia kotúčovej píly na prednej strane S a na zadnej strane S' má za následok odlišné prvé kritické zaťaženie L_x na prednej strane S a druhé kritické zaťaženie L_x ⁺ na zadnej strane S'. Za tohto stavu je deliace ostrie 3 kotúčovej píly po jeho uvedení do styku s materiálom monokryštálu 1, čo je znázornené na obr. 6, vystavené, okrem tretej odtláčacej sily Fz pôsobiacej v smere V posuvu, účinku navzájom odlišných odtláčacích síl Fx‘, Fx⁺, pôsobiacich, v uvedenom poradí, na prednej strane S a na zadnej strane S'. Tieto smerovo závislé sily Fx‘, F_x rozdielnej veľkosti vyvolávajú výslednú silu F, ktorá spôsobuje smerovo závislé bočné vychýlenie X.

Ako môže byť zrejmé z obr. 8, je výsledná sila F, tvorená súčtom jednotlivých síl F/, F_x ⁺ a F_z, závislá od smeru V posuvu deliaceho nástroja a od smeru menovitej kryštalografickej orientácie K, čiže , inak povedané, od prvého uhla p, ktorý tieto dva smery medzi sebou zvierajú v rovine rezu kolmej na stredovú pozdĺžnu os M monokryštálu 1. V závislosti od materiálu monokryštálu 1, alebo v prípade polovodičov tiež od obsahu legovacích prímesí, a od ďalších faktorov existujú uprednostňované uhly, pri ktorých sú uvedené odtláčacie sily F/, F_x ⁺ navzájom vyvážené a kotúčová píla sa do monokryštálu 1 zarezáva bez výskytu bočného vychýlenia X.

Pri uskutočňovaní spôsobu podľa predloženého vynálezu sa uvedené odtláčacie sily F/, F_x ⁺ využívajú na korigovanie bočného vychýlenia X kotúčovej píly počas rezania. Na tento účel sa, ako môže byť zrejmé z obr. 2, meria uvedené vychýlenie X kotúčovej píly alebo zložka F_a, alebo druhá zložka F_b axiálnej deliacej sily prostredníctvom meracieho zariadenia 6. V závislosti od zistenej hodnoty vychýlenia X sa pomocou regulačného zariadenia 7 uvádza do činnosti otáčavé zariadenie 5 na natáčanie monokryštálu 1 takým spôsobom, že sa prvý uhol p zovretý medzi menovitou kryštalografickou orientáciou K a smerom V posuvu nastaví tak, že sa bočné vychýlenie spôsobované odtláčacími silami F/, F_x ⁺ v podstate vyrovná na nulu. V určitých prípadoch je rovnako tiež výhodné kotúčovú pílu alebo prvý deliaci nástroj 2 stanoveným spôsobom mierne vychýliť. To je možné vykonávať tiež prostredníctvom nastavenia prvého uhla p.

Tento spôsob je rovnako tiež možné aplikovať v spojení s druhým deliacim nástrojom 8 na rezanie drôtom 8a, 8b, 8c, znázorneným na obr. 3 a 4, pričom v tomto prípade sa potom meria vychýlenie jedného alebo viacerých drôtov 8a, 8b, 8c,.

Výsledkom využitia pôsobiacich odtláčacích síl na účinnú reguláciu bočného vychýlenia X je, ako môže byť zrejmé z obr. 9 a 10, korekcia nerovnosti a drsnosti Ra povrchu docielená natáčaním monokryštálu 1 okolo jeho stredovej pozdĺžnej osi M na nastavenie zodpovedajúceho prvého uhla p medzi menovitou kryštalografickou orientáciou K a smerom V posuvu druhého deliaceho nástroja 8.

Uprednostňované prvé uhly p menovitej kryštalografickej orientácie K vzhľadom na smer V posuvu, pri ktorých sa bočné vychýlenie druhého deliaceho nástroja 8 stáva nulovým, sú závislé od materiálu monokryštálu 1. Tieto prvé uhly p sa stanovujú empiricky pre každý materiál s použitím navrhovaného skúšobného postupu. Pri vykonávaní tohto postupu, ktorého schéma je znázornená na obr. 11, sa monokryštál 1 určeného materiálu rozreže na množstvo plochých kotúčov 20a až 20e, ktorých hrúbka predstavuje násobok hrúbky plátkov, ktoré sa budú z týchto kusov následne vytvárať. Vytvorené kotúče 20a až 20e sa potom uložia do držiaka 21 takým spôsobom, že rovinné úseky 40a až 40e ich vonkajšieho povrchu (rovinné plochy), sú napríklad v zariadení na rezanie drôtom 8a, 8b, 8c, jednotlivo usporiadané v rôznych uhloch vzhľadom na smer V posuvu. Potom sa monokryštál 1, pripravený takto zostavením z kotúčov 20a až 20e, v druhom deliacom nástroji 8 rozreže na jednotlivé plátky a súčasne sa uskutoční kontrola drsnosti Ra a nerovnosti povrchov takto získaných plátkov. Tento postup sa opakuje viackrát až do vymedzenia uprednostňovaných uhlov na optimálne rezanie. Takto vymedzené uhly slúžia ako východisková premenná pre operáciu rezania monokryštálov 1 určených na delenie pomocou deliacich zariadení 8, znázornených na obr. 1 až 4, zatiaľ čo prispôsobo

SK 286535 Β6 vanie nastavenia uhla pomocou otáčavých zariadení 5 a regulačných zariadení 7 slúži na korekciu počas operácie rezania.

Na usadenie monokryštálu 1 v zariadeniach znázornených na obr. 1 až 4 v stanovenom uhle p zvieranom medzi menovitou kryštalografickou orientáciou K a smerom V posuvu je navrhnuté nastavovacie zariadenie, ktoré je znázornené na obr. 12. Toto nastavovacie zariadenie má úložnú dosku 50 a suport 51 rozkladajúci sa z úložnej dosky 50 vertikálne smerom hore. Na suporte 51 je umiestnený jazdec 52, ktorý sa premiestňuje hore a dole vo vertikálnom smere, napríklad v neznázomenom vedení, a môže byť prispôsobený na fixovanie vo vopred stanovenej výške prostredníctvom zariadenia 53. Jazdec 52 je vybavený dorazom 54 v tvare uholníka, ktorého spodná hrana 54a zviera s vertikálnou rovinou vopred stanovený uhol γ. Na účely vkladania a usadzovania monokryštálu 1, ktorý je pevne spriahnutý so spojovacím kusom 55, do jedného z deliacich zariadení 8, znázornených na obr. 1 až 4, je tento monokryštál 1 prilepený k lište 56, vytvorenej napríklad z grafitu, pričom na tento účel použitým lepidlom je lepidlo, ktoré sa vytvrdzuje len po vopred stanovenom čase tak, aby bolo ešte možné monokryštál 1 po určitý časový interval natáčať okolo jeho pozdĺžnej stredovej osi M. Potom sa monokryštál 1 spoločne so spojovacím kusom 55 a lištou 56 vloží do nastavovacieho zariadenia, ktorého jazdec 52 je vopred nastavený a zafixovaný vo výške nevyhnutnej pre tento typ monokryštálu

1. Po zatlačení monokryštálu 1 spoločne so spojovacím kusom 55 a lištou 56 pod doraz 54 v tvare uholníka, je tento monokryštál 1 usporiadaný tak, že vonkajší znak 4 jeho vonkajšieho povrchu spočíva na spodnej hrane 54a uvedeného dorazu 54. Pri vykonávaní tohto kroku sa uhol γ, ktorý spodná hrana 54a dorazu 54 zviera s vertikálou, volí tak, že sa pre každý konkrétny monokryštál 1 nastaví určitý uprednostňovaný prvý uhol p menovitej kryštalografickej orientácie K vzhľadom na vertikálu. Potom sa monokryštál 1, ktorý je napevno spriahnutý s lištou 56, vloží do deliaceho zariadenia 8 tak, že sa smer V posuvu zhoduje s vertikálou, čím sa vymedzí prvý uhol p.

Opísaný vynález má špecifickú výhodu spočívajúcu v tom, že pri jeho použití najmä v spojení s vytváraním GaAs plátkov s priemerom šesť palcov alebo prípadne väčším, možno vďaka zvýšenej rýchlosti r posuvu ich delenie stále ešte bez obtiaží vykonávať pomocou rezania.

Predložený vynález nie je obmedzený len na polovodičové monokryštály (rýdze prvky, polovodiče, zmesi polovodičov). Naopak, spôsob a zariadenie podľa predloženého vynálezu je možné použiť na rozrezávanie akýchkoľvek monokryštálov, napríklad optických monokryštálov, alebo keramických materiálov.

Claims

1. Spôsob delenia monokryštalických materiálov, pričom sa monokryštál (1) určený na rozrezávanie na aspoň dva kusy a deliaci nástroj (2, 8,) premiestňujú proti sebe navzájom v smere (V) posuvu, a pričom monokryštál (1) je orientovaný tak, že určitá kryštalografická orientácia (K) leží v deliacej rovine (T), vyznačujúci sa tým, že prvý uhol (p) medzi určitou kryštalografickou orientáciou (K) a smerom (V) posuvu sa volí tak, že sily (Ff ,F_X ⁺) pôsobiace na deliaci nástroj (2, 8) počas delenia v smere kolmom na deliacu rovinu (T) sa navzájom kompenzujú alebo sa sčítajú na vopred stanovenú silu (F^-*).

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa počas delenia meria vychýlenie (X) deliaceho nástroja (2, 8,), a že sa monokryštál (1) v závislosti od nameranej hodnoty natáča určitou kryštalografickou orientáciou (K) v deliacej rovine (T).

3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že sa delenie vykonáva pomocou rezania prvým deliacim nástrojom (2), ktorý je tvorený rezacím kotúčom s vnútorným otvorom.

4. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že sa delenie vykonáva pomocou rezania druhým deliacim nástrojom (8), ktorý je tvorený drôtom (8a, 8b, 8c).

5. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že sa prvý uhol (p) stanovuje pred delením empiricky.

6. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že nastavovanie prvého uhla (p) sa vykonáva prostredníctvom nastavovacieho zariadenia mimo vlastné deliace zariadenie.

7. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že sa rozrezávajú monokryštály (1) polovodičov III. až V. skupiny, najmä GaAs.

8. Zariadenie na delenie monokryštálov (1) s deliacim nástrojom (2, 8), držiakom (21) monokryštálu (1), pohonom na premiestňovanie držiaka (21) a deliaceho nástroja (2, 8) proti sebe navzájom v smere (V) posuvu, ktorý prebieha kolmo na stredovú pozdĺžnu os (M) monokryštálu (1), a otáčavým zariadením (5) na otáčanie držiaka (21), ktorým je držiak (21) otáčavý tak, že sa monokryštál (1) môže otáčať okolo svojej stredovej pozdĺžnej osi (M), vyznačujúce sa tým, že má meracie zariadenie (6) na meranie vychýlenia (X) deliaceho nástroja (2, 8) v smere kolmom na smer (V) posuvu.

9. Zariadenie podľa nároku 8, vyznačujúce sa tým, že má regulačné zariadenie (7), ktoré je spojené s meracím zariadením (6) a otáčavým zariadením (5) a ktoré je upravené nariadenie otáčavého za riadenia (5) na otáčanie monokryštálom (1) kvôli v podstate nulovému alebo vopred stanovenému vychýleniu deliaceho nástroja (2, 8).

10. Zariadenie podľa nároku 8 alebo 9, vyznačujúce sa tým, že obsahuje prvý deliaci nástroj (2), ktorý je tvorený rezacím kotúčom s vnútorným otvorom.

11. Zariadenie podľa nároku 8 alebo 9, vyznačujúce sa tým, že obsahuje druhý deliaci nástroj (8), ktorý je tvorený drôtom (8a, 8b, 8c).

12. Zariadenie na nastavovanie monokryštálu, vyznačujúce sa tým, že je vybavené dorazom (54), upraveným na vertikálne umiestnenom suporte (51) so spodnou hranou (54a), ktorá s vertikálou zviera vopred stanovený tretí uhol (y).

13. Zariadenie podľa nároku 12, vyznačujúce sa tým, že doraz (54) je výškovo nastaviteľný.

14. Zariadenie podľa nároku 12 alebo 13, vyznačujúce sa tým, že je vybavené rôznymi vymemteľnýnu dorazmi s odlišnými uhlami (y).

15. Skúšobný postup zisťovania optimálneho prvého uhla (p) medzi menovitou kryštalografickou orientáciou (K) a smerom (V) posuvu spôsobu podľa niektorého z nárokov laž8, vyznačujúci sa krokmi: delenie monokryštálu (1), pričom monokryštál (1) je v podstate valcového tvaru so stredovou pozdĺžnou osou (M) a má charakteristický vonkajší znak (4), ktorého orientácia vzhľadom na menovitú kryštalografickú orientáciu (K) monokryštálu (1) je známa, na úseky s vopred stanovenou hrúbkou kolmo na stredovú pozdĺžnu os (M), spájanie úsekov tak, že charakteristický vonkajší znak (4) každého z úsekov zaujíma vzhľadom na stredovú pozdĺžnu os (M) odlišnú uhlovú polohu, súčasné delenie takto zostaveného monokryštálu (1) v deliacom zariadení na kotúče (20a až 20e) s hrúbkou neskôr vyrábaného plátku, meranie rovinatosti povrchu a/alebo hrúbky takto vytvorených kotúčov (20a až 20e), zisťovanie optimálneho prvého uhla (p) určitej kryštalografickej orientácie (K) vzhľadom na smer (V) posuvu deliaceho nástroja (2,8).

16. Skúšobný postup podľa nároku 15, vyznačujúci sa tým, že charakteristickým vonkajším znakom (4) je ploché vybranie alebo zárez.