SK4502003A3 - Method and device for cutting single crystals, in addition to an adjusting device and a test method for determining a crystal orientation - Google Patents

Method and device for cutting single crystals, in addition to an adjusting device and a test method for determining a crystal orientation Download PDF

Info

Publication number
SK4502003A3
SK4502003A3 SK450-2003A SK4502003A SK4502003A3 SK 4502003 A3 SK4502003 A3 SK 4502003A3 SK 4502003 A SK4502003 A SK 4502003A SK 4502003 A3 SK4502003 A3 SK 4502003A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
single crystal
cutting
cutting tool
crystallographic orientation
angle
Prior art date
Application number
SK450-2003A
Other languages
English (en)
Other versions
SK286535B6 (sk
Inventor
Ralf Hammer
Andre Kleinwechter
Tilo Flade
Cornelia Kumann
Ralf Gruszynsky
Original Assignee
Freiberger Compound Mat 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 Mat Gmbh filed Critical Freiberger Compound Mat Gmbh
Publication of SK4502003A3 publication Critical patent/SK4502003A3/sk
Publication of SK286535B6 publication Critical patent/SK286535B6/sk

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

Description

SPÔSOB A ZARIADENIE NA DELENIE MONOKRYŠTÁLOV, NASTAVOVACIE ZARIADENIA A SKÚŠOBNÝ POSTUP ZISŤOVANIA KRYŠTALOGRAFICKEJ ORIENTÁCIE
Oblasť techniky
Predložený vynález sa týka spôsobu a zariadenia na delenie monokryštálov, nastavovacieho zariadenia a skúšobného postupu zisťovania kryštalografickej orientácie pre uvedený spôsob.
Doterajší stav techniky
Monokryštály vytvárané ťahaním kryštálu sa rezaním rozdeľujú na jednotlivé ploché kusy známe ako plátky pre 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 vytváranie plátkov nerovnomernej hrúbky alebo plátkov, ktorých povrch vykazuje ďalšie nepravidelnosti, napríklad nerovnosti a deformácie. V prípade kremíkových monokryštálov je prevažne sa vyskytujúci problém zvlnenia povrchu. Táto skutočnosť má za následok zníženie akosti vytváraných plátkov a tým nižšiu produkciu vysoko akostných plátkov.
Za účelom vyriešenia tohto problému je, v prípade rezania pílou, známe merať vychýlenie kotúčovej píly a korigovať toto vychýlenie prostredníctvom pôsobenia stlačeného vzduchu. Tento postup vykazuje nevýhodu pozostávajúcu v tom, že stlačený vzduch nepriaznivo ovplyvňuje film
32111/T chladiaceho média aplikovaného za účelom chladenia kotúčovej píly, čo zase ovplyvňuje vlastné ochladzovanie počas rezania. Ďalej je známe umiestniť monokryštál do držiaku, ktorý je špecificky tvarovaný tak, aby za účelom ich kompenzovania pôsobil proti uvedeným silám, ktoré spôsobujú vychyľovanie kotúčovej píly; opačne pôsobiacimi silami. V prípade rezania drôtom žiadne účinné oplyvňovanie vychyľovania drôtu nie je možné.
Podstata vynálezu
Cieľom predloženého vynálezu je poskytnúť spôsob a zariadenie na delenie monokryštálov, nastavovacie zariadenia a skúšobný postup zisťovania kryštalografickej orientácie monokryštálov pre uvedený spôsob, ktoré odstraňujú vyššie uvedené problémy a nedostatky.
Uvedený cieľ sa dosahuje prostredníctvom spôsobu podľa nároku 1, nastavovacieho zariadenia podľa nároku 12 a skúšobného postupu podľa nároku 16.
Ďalšie podstatné znaky rozvíjajúce základné riešenie vynálezu sú špecifikované vo vedľajších patentových nárokoch.
Spôsob a zariadenie podľa vynálezu vykazujúce 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.
32111/T
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 pílou podľa vynálezu v pohľade v smere stredovej pozdĺžnej osi monokryštálu;
obr. 2 schematické znázornenie zariadenia na rezanie pílou vynálezu v bokorysom pohľade; podľa
obr. 3 schematické znázornenie zariadenia na rezanie drôtom vynálezu v perspektívnom pohľade; podľa
obr. 4 schematické znázornenie zariadenia na rezanie drôtom podľa
vynálezu v bokorysom pohľade;
obr. 5 schematické znázornenie plátku pri rezaní pílou v bokorysnom pohľade;
obr. 6 grafické znázornenie síl pôsobiacich počas rezania pílou;
obr. 7 grafické znázornenie kritickej hĺbky vniknutia pre tvorenie sietí mikroskopických trhliniek ako funkcie smeru posuvu rezného nástroja počas rozrezávania GaAs monokryštálu;
32111/T obr. 8 grafické znázornenie extrémnych hodnôt výslednej sily tvorenej zložkami axiálnej odtláčacej sily, ktorej výsledkom je bočné vychyľovanie rezného nástroja ako funkcie smeru posuvu tohoto rezného nástroja počas rozrezávania GaAs monokryštálu za použitia rezania pílou;
obr. 9 grafické znázornenie nerovností povrchu plátku ako funkcie nastavenia menovitej kryštalografickej orientácie vzhľadom k smeru posuvu rezného nástroja pri rozrezávaní GaAs monokryštálu za použitia rezania pílou;
obr. 10 grafické znázornenie drsnosti povrchu plátku ako funkcie nastavenia menovitej kryštalografickej orientácie vzhľadom k smeru posuvu rezného nástroja pri rozrezávaní GaAs monokryštálu;
obr. 11 schematické znázornenie kroku skúšobného postupu podľa vynálezu pre zisťovanie optimálneho uhla medzi menovanou kryštalografickou orientáciou a smerom posuvu rezného nástroja pri rezaní drôtom; a obr. 12 schematické znázornenie zariadenia pre nastavovanie monokryštálu v perspektívnom pohľade.
32111/T
Príklady uskutočnenia vynálezu
Hoci bude predložený vynález ďalej opísaný v súvislosti s určitými prednostnými uskutočneniami, úmyslom tohoto opisu nie je obmedziť jeho rozsah len na tieto opísané uskutočnenia. Naopak, zámerom tohoto opisu je obsiahnuť všetky alternatívy, modifikácie a ekvivalenty takýchto uskutočnení, ktoré spadajú do podstaty a nárokovaného rozsahu predloženého vynálezu tak, ako je tento definovaný v pripojených patentových nárokoch.
Ako môže byť z obr. 1 a 2 zrejmé, v prvom uskutočnení zariadenia podľa predloženého vynálezu je týmto zariadením zaradenie na rezanie pílou. Monokryštál 1 v podstate valcovej konfigurácie so stredovou pozdĺžnou osou M je uchytený a fixovaný prostredníctvom neznázorneného držiaku. Kotúčová píla 2, ktorá, ako je známe, pozostáva z kovového kotúča so stredovým otvorom, na ktorého vonkajšom obvode je rezná hrana 3 vytvorená nanesením diamantových zŕn, je uložená otočné okolo osi R otáčania vzhľadom k monokryštálu tak, že stredová pozdĺžna os M monokryštálu a os R otáčania kotúčovej píly prebiehajú navzájom paralelne. Ďalej je zabezpečený pohon, nie je znázornený, ktorý umožňuje otáčanie kotúčovej píly 2 určenou rýchlosťou okolo osi R otáčania v smere A, naznačenom na obr. 1. Monokryštál 1 je pomocou posuvovej jednotky posúvateľný v smere V posuvu rezného nástroja, naznačeného na obr. 2, smerom ku kotúčovej píle 2 tak, že touto kotúčovou pílou 2 je možné monokryštál 1. v kolmej rovine na jeho stredovú pozdĺžnu os M úplne rozrezať. Okrem toho je zabezpečený pohon na premiestňovanie monokryštálu t kolmo vzhľadom ku kotúčovej píle 2 alebo v smere ich stredovej pozdĺžnej osi rýchlosťou w.
Ako môže byť zrejmé najmä z obr. 1, monokryštál 1_ nie je úplne valcový, ale vykazuje na svojom vonkajšom povrchu určitý rovinný úsek 4, ktorý je tu označovaný tiež ako rovinná plocha a ktorý po umiestnení monokryštálu 1_ definovaným spôsobom tak, že uhol ct, ktorý určitá kryštalografická orientácia K, napríklad orientácia [011] v prípade GaAs, a normála N na rovinný úsek 4
32111/T vonkajšieho povrchu medzi sebou zvierajú v kolmej rovine na stredovú pozdĺžnu os M, je známy. Vzhľadom na to, že je známy uhol a, je rovnako tiež známy uhol g zvieraný medzi menovitou kryštalografickou orientáciou K a smerom V posuvu rezného nástroja v kolmej rovine na stredovú pozdĺžnu os M monokryštálu a teda v rovine T rezu. Malo by byť uvedené, že namiesto uvedenej rovinnej plochy môže byť na vonkajšom povrchu monokryštálu zaobstaraný tiež zárez typu drážky. Jediným smerodajným faktorom je existencia povrchového charakteristického znaku, ktorého usporiadanie vzhľadom k menovitej kryštalografickej orientácii je známe.
Okrem toho je, ako môže byť zrejmé z obr. 2, navrhované zariadenie na konci monokryštálu 1, odvrátenom od kotúčovej píly 2, zadovážené prostriedkami 5 na natáčanie monokryštálu 1 okolo jeho stredovej pozdĺžnej osi M. Ďalej je poskytnutý snímač 6 na meranie vychýlenia X kotúčovej píly 2 vzhľadom k rovine T rezu počas odrezávania plochého kusu la z monokryštálu 1_, z ktorého sa bude následne vytvárať plátok. Snímač 6 a otáčavé prostriedky 5 pre natáčanie monokryštálu 1_ sú navzájom prepojené cez ovládacie prostriedky 7, ktoré sú konštrukčne vytvorené takým spôsobom, že v závislosti na nameranom vychýlení X kotúčové píly 2 sú otáčavé prostriedky 5 ovládané tak, že sa monokryštál 1 natáča do špecifickej uhlovej polohy, v ktorej kryštalografická orientácia K zaujíma dopredu stanovený uhol g korešpondujúci s nameraným vychýlením X kotúčovej píly 2 vzhľadom k smeru V posuvu.
V modifikovanom uskutočnení je zariadením na rozrezávanie monokryštálu zariadenie na rezanie drôtom, 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 uchytený a zafixovaný v neznázornenom držiaku, ktorý je prostredníctvom posuvovej jednotky priečne posuvný cez oblasť zostavy drôtov drôtového rezného nástroja 8. Drôtový rezný nástroj 8 pozostáva z veľkého
32111/T počtu paralelne prebiehajúcich drôtov 8a, 8b, 8c, ktoré sú ťahané cez valce (nie sú znázornené) a posúvateľné v smeroch 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 prostriedky 10 na čistenie a odstraňovanie materiálu odbrusovaného počas rezania drôtmi 8a, 8b, 8c prechádzajúcimi cez monokryštál. V alternatívnom uskutočnení sú diamantové zrná už pevne začlenené do drôtu 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, zabezpečené prostriedkami 5 na natáčanie monokryštálu i, snímačom 6 pre zisťovanie vychýlenia drôtov 8a, 8b, 8c, a ovládacími prostriedkami 7 na ovládanie prostriedkov 5 pre natáčanie monokryštálu 1. ako funkcia zisteného vychýlenia drôtu.
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 voľným koncom 1a monokryštálu a kotúčovou pílou 2 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 rýchlosťou y posuvu ku kotúčovej píle 2, ktorá sa otáča okolo osi otáčania v smere A, naznačenom na obr. 1. Otáčajúca sa kotúčová píla 2 sa za účelom oddelenia plochého kusu la, ktorý bude neskôr tvoriť plátok, zarezáva do monokryštálu 1.. Počas operácie rezania vytvárajú po dosiahnutí kritickej hĺbky vniknutia rezného nástroja do monokryštálu 1 diamantové zrná rezacieho zárezu 3 kotúčovej píly 2 mikroskopické trhlinky, ktorých výsledkom je, v dôsledku recipročného tvorenia sietí, obrusovanie materiálu. Uvedená kritická hĺbka vniknutia je závislá od smeru pohybu diamantových zŕn vzhľadom k
32111/T menovitej kryštalografickej orientácii K. Z makroskopického hľadiska je kritická hĺbka vniknutia závislá od uhla p zvieranom medzi menovitou kryštalografickou orientáciou K a smerom V posuvu rezného nástroja v kolmej rovine na stredovú pozdĺžnu os M monokryštálu. Bolo zistené, že na každej z protiľahlých strán Sj vzhľadom k zaberajúcej kotúčovej píle 2 sa kritická hĺbka vniknutia odlišuje. Na obr. 7 je graficky znázornená kritická hĺbka vniknutia kotúčovej píly 2, znázornenej na obr. 5, na uvedenej protiľahlej prednej strane S a zadnej strane Sý pre rôzne nastavenia uhlu p menovitej kryštalografickej orientácie K vzhľadom k smeru V posuvu rezného nástroja. Tento rozdiel kritickej hĺbky vniknutia kotúčovej píly 2 na prednej strane S a na zadnej strane Sj má za následok odlišné kritické zaťaženie L/ na prednej strane S a L/ na zadnej strane Sý Za tohoto stavu je rezacia hrana 3 kotúčovej píly po jeho uvedení do styku s materiálom monokryštálu 1, čo je znázornené na obr. 6, vystavená, okrem odtláčacej sily Fg pôsobiacej v smere posuvu, účinku navzájom odlišných odtláčacich síl F/, F/, pôsobiacich, v uvedenom poradí, na prednej strane S a na zadnej strane Sý Tieto smerovo závislé sily F/, F/ 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/ a Fg, závislá od smeru V posuvu rezného nástroja a od smeru menovitej kryštalografickej orientácie K, alebo, inak povedané, od uhla p, ktorý tieto dva smery medzi sebou zvierajú v rovine rezu kolmej na stredovú pozdĺžnu os monokryštálu 1_. V závislosti od materiálu monokryštálu, alebo v prípade polovodičov tiež od obsahu legovacích prímesí, a od ďalších faktorov existujú uprednostňované uhly, pri ktorých sú vyššie uvedené odtláčacie sily navzájom vyvážené a kotúčová píla 2 sa do monokryštálu 1 zarezáva bez výskytu bočného vychýlenia.
32111/T
Pri uskutočnení spôsobu podľa predloženého vynálezu sa vyššie uvedené odtláčacie sily 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 Fa alebo Fb axiálnej reznej sily prostredníctvom snímača 6. V závislosti od zistenej hodnote vychýlenia sa pomocou ovládacích prostriedkov 7 uvádzajú do činnosti prostriedky 5 na natáčanie monokryštálu 1_ takým spôsobom, že sa uhol p zvieraný medzi menovitou kryštalografickou orientáciou K a smerom V posuvu nastaví tak, že sa bočné vychýlenie spôsobované odtláčacími silami F/ v podstate vyrovná na nulu. V určitých prípadoch je rovnako tiež výhodné kotúčovú pílu alebo rezný nástroj stanoveným spôsobom mierne vychýliť. To je možné vykonať tiež prostredníctvom nastavenia uhlu p.
Tento spôsob je rovnako tiež možné aplikovať v spojení so zariadením na rezanie drôtom znázorneným na obr. 3 a 4, pričom v tomto prípade sa potom meria vychýlenie jedného alebo viacerých drôtov.
Výsledkom využitia pôsobiacich odtláčacích síl pre účinnú reguláciu bočného vychýlenia je, ako môže byť zrejmé z obr. 9 a 10, korekcia nerovnosti a drsnosti Ra povrchu docielená natáčaním monokryštálu okolo jeho stredovej pozdĺžnej osi M pre nastavenie zodpovedajúceho uhlu p medzi menovitou kryštalografickou orientáciou K a smerom V posuvu rezného nástroja.
Uprednostňované uhly menovitej kryštalografickej orientácie K vzhľadom k smeru V posuvu, pri ktorých sa bočné vychýlenie rezného nástroja stáva nulovým, sú závislé od materiálu monokryštálu. Tieto uhly sa stanovujú empiricky pre každý materiál za použitia navrhovaného skúšobného postupu. Pri vykonávaní tohoto postupu, ktorého schéma je znázornená na obr. 11, sa monokryštál 20 určeného materiálu rozreže na množstvo plochých kusov 20a až 20e, ktorých hrúbka predstavuje násobok hrúbky plátkov, ktoré sa budú z týchto kusov následne vytvárať. Vytvorené ploché kusy sa potom uložia do držiaku 21 takým spôsobom, že rovinné úseky 40a až 40e ich vonkajšieho povrchu (rovinné plochy), sú napríklad v zariadení na rezanie drôtom jednotlivo
32111/T usporiadané v rôznych uhloch vzhľadom k smeru V posuvu. Potom sa monokryštál 20, pripravený takto zostaveným z plochých kusov 20a až 20e, v rezacom zariadení rozreže na jednotlivé plátky a súčasne sa uskutoční kontrola drsnosti a nerovnosti povrchov takto získaných plátkov. Tento postup sa opakuje viackrát až do vymedzenia uprednostňovaných uhlov pre optimálne rezanie. Takto vymedzené uhly slúžia ako východisková premenná pre operáciu rezania monokryštálov určených na delenie pomocou zariadení znázornených na obr. 1 až 4, zatiaľ čo prispôsobovanie nastavenia uhla pomocou otáčavých prostriedkov 5 a ovládacích prostriedkov 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 upravené nastavovacie zariadenie, ktoré je znázornené na obr. 12. Toto nastavovacie zariadenie vykazuje úložnú dosku 50 a suport 5Ί rozkladajúce sa z úložnej dosky vertikálne smerom hore. Na suporte 51. sú usporiadané sane 52, ktoré sa premiestňujú hore a dole vo vertikálnom smere, napríklad v neznázornenom vedení, a môžu byť prispôsobené pre fixovanie vo vopred stanovenej výške prostredníctvom upevňovacích prostriedkov 53. Sane 52 sú opatrené dorazom 54 v tvare uholníka, ktorého spodná hrana 54a zviera s vertikálnou rovinou vopred stanovený uhol γ. Pre účely vkladania a usadzovania monokryštálu 1., ktorý je pevne spriahnutý so spojovacím kusom 55, do jedného z rezacích zariadení znázornených na obr. 1 až 4 je tento monokryštál prilepený k lište 56, vytvorenej napríklad z grafitu, pričom na tento účel použitým lepidlom je lepidlo, ktoré sa vytvrdzuje len po vopred stanovenej dobe tak, aby bolo ešte možné monokryštál 1. po určitý časový interval natáčať okolo jeho pozdĺžnej stredovej osy M. Potom sa monokryštál 1. spoločne so spojovacím kusom 55 a lištou 56 vloží do nastavovacieho zariadenia, ktorého sane 52 sú vopred nastavené a zafixované vo výške nevyhnutnej pre tento typ monokryštálu. 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 rovinný úsek 4 jeho
32111/T vonkajšieho povrchu spočíva na spodnej hrane 54a uvedeného dorazu 54. Pri vykonávaní tohoto kroku sa uhol γ, ktorý spodná hrana 54a dorazu 54 zviera s vertikálnou, volí tak, že sa pre každý konkrétny monokryštál 1_ nastaví určitý uprednostňovaný uhol g menovitej kryštalografickej orientácie K vzhľadom k vertikále. Potom sa monokryštál 1_, ktorý je napevno spojený s lištou 56, vloží do rezacieho zariadenia tak, že sa smer V posuvu zhoduje s vertikálou, čím sa vymedzí uhol g.
Vyššie opísaný vynález vykazuje 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 posuvu ich rozrezávania stále ešte bez obtiaží vykonávať rezanie pílou.
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 (17)

1. Spôsob delenia monokryštálov, pri ktorom sa monokryštál (1) určený na rozrezávanie na aspoň dva kusy a rezný nástroj (2, 3; 8, 8a, 8b, 8c) premiestňujú voči sebe navzájom v smere (V) posuvu, a pri ktorom je monokryštál (1) usporiadaný tak, že menovitá kryštalografická orientácia (K) leží v rovine (T) rezu, vyznačujúci sa tým, že uhol (p) medzi menovitou kryštalografickou orientáciou (K) a smerom (V) posuvu sa volí tak, že sily pôsobiace na rezný nástroj počas rezania v smere kolmom na rovinu (T) rezu sa navzájom kompenzujú alebo sa sčítajú vopred stanovenou silou.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že počas rezania sa meria vychýlenie (X) rezného nástroja (2, 3; 8, 8a, 8b, 8c), a že sa monokryštál (1) natáča ako funkcia nameranej hodnoty a menovitej kryštalografickej orientácie (K) v rovine (T) rezu.
3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že zozrezávanie sa vykonáva pomocou rezania pílou.
4. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že rozrezávanie sa vykonáva pomocou rezania drôtom.
5. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že uhol (p) sa stanovuje empiricky ešte pred rezaním.
32111ns/T i
6. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že nastavovanie uhlu (p) sa vykonáva prostredníctvom nastavovacieho zariadenia mimo vlastné rezacie zariadenie.
7. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že sa použije na rozrezávanie monokryštálov (1) polovodičov lll. až V. skupiny, najmä GaAs.
8. Zariadenie na delenie monokryštálov vykazujúce rezný nástroj (2, 3; 8, 8a, 8b, 8c), držiak monokryštálu (1), pohon pre premiestňovanie držiaka a rezného nástroja voči sebe navzájom v smere (V) posuvu rezného nástroja, ktorý prebieha kolmo na stredovú pozdĺžnu os (M) monokryštálu (1), a otáčavé prostriedky (5) na natáčanie držiaka, prostredníctvom ktorých je držiak otočný tak, že sa monokryštál (1) môže natáčať okolo svojej stredovej osi (M), vyznačujúce sa meracími prostriedkami (6) na meranie vychýlenia (X) rezného nástroja v smere kolmom na smer (V) posuvu.
9. Zariadenie podľa nároku 8, vyznačujúce sa ovládacími prostriedkami, ktoré sú spojené s meracími prostriedkami (6) a otáčavými prostriedkami (5), a ktoré ovládajú otáčavé prostriedky (5) takým spôsobom, že sa monokryštál natáča tak, že vychýlenie rezného nástroja je v podstate nulové alebo dosahuje vopred stanovené hodnoty.
10. Zariadenie podľa nároku 8 alebo 9, vyznačujúce sa tým, že týmto zariadením je zariadenie na rezanie pílou.
32111ns/T
11. Zariadenie podľa nároku 8 alebo 9, vyznačujúce sa tým, že týmto zariadením je zariadenie na rezanie drôtom.
12. Zariadenie na nastavovanie monokryštálu, pričom monokryštál (1) je v
I , ' , · 1 podstate valcovej konfigurácie so stredovou pozdĺžnou osou (M) a má na svojom vonkajšom povrchu rovinný úsek (4), a menovitá kryštalografická orientácia (K) monokryštálu vykazuje uhol (a) vzhľadom k normále (N) na uvedený rovinný úsek vonkajšieho povrchu v rovine kolmej na stredovú pozdĺžnu os (M) majúcu vymedzovací doraz upravený na vertikálne usporiadanom suporte (51) so spodnou hranou (54), ktorá s vertikálou zviera vopred stanovený uhol (γ).
13. Zariadenie podľa nároku 12, vyznačujúce sa tým, že vymedzovací doraz je výškovo nastaviteľný.
14. Zariadenie podľa nároku 12 alebo 13, vyznačujúce sa tým, že je vybavené rôznymi vymeniteľnými vymedzovacími dorazmi s odlišnými uhlami (y)
15. Zariadenie podľa niektorého z nárokov 12 až 14, vyznačujúce sa tým, že týmto zariadením je nastavovacie zariadenie na vykonávanie spôsobu podľa niektorého z nárokov 1 až 8.
16. Skúšobný postup zisťovania optimálneho uhlu medzi menovitou kryštalografickou orientáciou (K) a smerom (V) posuvu rezného nástroja pre spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 8, vykazujúci kroky:
32111ns/T delenie monokryštálu, pričom tento monokryštál je v podstate valcovej konfigurácie so stredovou pozdĺžnou osou (M) a má povrchový charakteristický znak (4), ktorého orientácia vzhľadom k menovitej kryštalografickej orientácii (K) monokryštálu je známa, na množstvo plochých kusov (20a až 20e) vopred stanovenej hrúbky v smere kolmom na jeho stredovú pozdĺžnu os, spojenie plochých kusov takým spôsobom, že povrchový charakteristický znak každého z plochých kusov zaujíma vzhľadom k stredovej pozdĺžnej osi odlišnú uhlovú polohu, súčasné rozrezávanie takto zostaveného monokryštálu (20) v rezacom zariadení na ploché kusy vykazujúce hrúbku plátku, ktorý sa má vytvárať, meranie nepravidelnosti povrchu a/alebo hrúbky takto vytvorených plochých kusov, zisťovanie optimálneho uhla (p) menovitej kryštalografickej orientácie (K) vzhľadom k smeru (V) posuvu rezného nástroja.
17. Skúšobný postup podľa nároku 16, vyznačujúci sa tým, že povrchovým charakteristickým znakom je rovinná plocha alebo drážka.
SK450-2003A 2000-10-20 2001-07-30 Spôsob a zariadenie na delenie monokryštalických materiálov, zariadenie na nastavovanie monokryštálu a skúšobný postup SK286535B6 (sk)

Applications Claiming Priority (2)

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
PCT/EP2001/008800 WO2002034973A1 (de) 2000-10-20 2001-07-30 Verfahren und vorrichtung zum trennen von einkristallen, sowie eine justiervorrichtung und ein testverfahren zum ermitteln einer kristallorientierung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK4502003A3 true SK4502003A3 (en) 2003-11-04
SK286535B6 SK286535B6 (sk) 2008-12-05

Family

ID=7660519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK450-2003A SK286535B6 (sk) 2000-10-20 2001-07-30 Spôsob a zariadenie na delenie monokryštalických materiálov, zariadenie na nastavovanie monokryštálu a skúšobný postup

Country Status (11)

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

Families Citing this family (20)

* 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
EP1757419B1 (de) 2005-08-25 2012-10-17 Freiberger Compound Materials GmbH Verfahren, Vorrichtung und Slurry zum Drahtsägen
DE102005040343A1 (de) 2005-08-25 2007-03-01 Freiberger Compound Materials Gmbh Verfahren, Vorrichtung und Slurry zum Drahtsägen
US7972196B2 (en) * 2007-06-25 2011-07-05 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Methods of crystallographically reorienting single crystal bodies
JP5152199B2 (ja) * 2007-12-19 2013-02-27 旭硝子株式会社 エーテル組成物
CN102137735A (zh) * 2008-07-11 2011-07-27 圣戈班磨料磨具有限公司 线切割系统
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
DE112012002299T5 (de) * 2011-06-02 2014-05-15 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Verfahren zum Herstellen eines Siliziumkarbidsubstrates
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

Family Cites Families (21)

* 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
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.
DE69631353T2 (de) * 1995-04-22 2004-12-09 Hct Shaping Systems Sa Verfahren zur Orientierung von Einkristallen zum Schneiden in eine Schneidemaschine und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
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
CH692331A5 (de) * 1996-06-04 2002-05-15 Tokyo Seimitsu Co Ltd Drahtsäge und Schneidverfahren unter Einsatz derselben.
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
US5878737A (en) * 1997-07-07 1999-03-09 Laser Technology West Limited Apparatus and method for slicing a workpiece utilizing a diamond impregnated wire
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

Also Published As

Publication number Publication date
DE50103912D1 (de) 2004-11-04
EP1332247A1 (de) 2003-08-06
CN1469942A (zh) 2004-01-21
ATE278052T1 (de) 2004-10-15
CZ297783B6 (cs) 2007-03-28
EP1332247B1 (de) 2004-09-29
JP5087202B2 (ja) 2012-12-05
CN1270000C (zh) 2006-08-16
CZ20031102A3 (cs) 2003-09-17
US7137865B2 (en) 2006-11-21
TW521340B (en) 2003-02-21
DE10052154A1 (de) 2002-05-08
WO2002034973A1 (de) 2002-05-02
JP2004512251A (ja) 2004-04-22
US20040118338A1 (en) 2004-06-24
RU2251598C2 (ru) 2005-05-10
SK286535B6 (sk) 2008-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SK4502003A3 (en) Method and device for cutting single crystals, in addition to an adjusting device and a test method for determining a crystal orientation
US8282761B2 (en) Method for simultaneously cutting a compound rod of semiconductor material into a multiplicity of wafers
RU2365905C2 (ru) Способ и устройство для промеров, ориентирования и фиксации минимум одного монокристалла
JP3498638B2 (ja) ワイヤーソー装置
EP2520401A1 (en) Method for fixing a single-crystal workpiece to be treated on a processing device
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
TWM549782U (zh) 晶棒切片設備及其調整裝置
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
JPH11165251A (ja) 固定砥粒ワイヤソーのワイヤ列変位制御方法及び装置
JP2016186956A (ja) シリコンウェーハの製造方法
KR102044722B1 (ko) 자리바꿈 메인롤러가 별도로 구비되는 멀티 와이어를 이용한 와이어 쏘우장치
JP6614298B2 (ja) シリコンウェーハの製造方法
KR20050020271A (ko) 실리콘 단결정 웨이퍼의 제조방법 및 제조장치
CN112590032B (zh) 一种太阳能硅片及其粗糙度控制方法
KR102104077B1 (ko) 와이어 쏘우 정렬 유닛과 그를 구비한 와이어 쏘잉 장치 및 그를 이용한 정렬 방법
KR101083481B1 (ko) 비산차단 시스템 및 이를 포함하는 단결정 잉곳 절단장치
DE102005038639B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Vermessung, Ausrichtung und Fixierung sowie Befestigung von Einkristallen auf einem gemeinsamen Träger
KR20160128857A (ko) 풀리 정렬 모듈 및 이를 포함하는 와이어 쏘 장치
CZ96198A3 (cs) Způsob řezání tyčinek z tvrdých materiálů a zařízení k provádění tohoto způsobu
KR20130072541A (ko) 잉곳 절단용 가이드 유닛 및 이를 포함한 와이어 쏘 장치

Legal Events

Date Code Title Description
MK4A Patent expired

Expiry date: 20210730