專利名稱：用于檢查硅單晶棒上的切口位置的工具的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實用新型涉及一種檢查半導(dǎo)體單晶棒上切口(NOCTH)位置的工具，更具體地說是用于檢查硅單晶棒上切口位置的工具。
二背景技術(shù)：
半導(dǎo)體硅單晶體的大部分均用切克勞斯基(Czochralski)法制造。在這種方法中，先將多晶硅原料裝進(jìn)石英坩堝內(nèi)，加熱熔化，然后將熔硅略作降溫，給予一定的過冷度，把一支特定晶向的硅單晶(稱作籽晶)與熔體硅接觸，通過調(diào)整熔體的溫度和籽晶向上提升速度，使籽晶體長大至近目標(biāo)直徑時，提高提升速度，使硅單晶體近恒徑生長。在生長過程的尾期，石英坩堝內(nèi)的硅熔體尚未完全消失，通過增加硅單晶體的提升速度和調(diào)整向石英坩堝的供熱量將晶體直徑漸漸減小而形成一個尾形錐體，當(dāng)錐體的尖足夠小時，晶體就會與熔體脫離，從而完成晶體的生長過程。
切克勞斯基(直拉)法生長的硅單晶，可用于硅集成電路，分立元件和太陽能電池制造。硅單晶體有一定的晶向，一般為100或111。剛生長的硅單晶是圓柱體，外表不光，經(jīng)過電學(xué)和結(jié)構(gòu)性能測驗試合格后，要由金剛石研磨機(jī)將外圓磨成標(biāo)準(zhǔn)的圓柱體。硅單晶各向異性，在某些方向上加工時易碎裂，在另一些方向上加工時則不易裂，所以在研磨后的硅單晶圓柱體棒上，要研磨出一至數(shù)個標(biāo)記晶面的標(biāo)記，它們所用于硅集成電路芯片劃片或加工時的基準(zhǔn)。
在以前小直徑單晶硅(直徑小于150毫米)上，是用研磨一到幾個參考面的方法做標(biāo)記(見圖1a圖1b)。隨著硅晶體棒直徑的加大，例如其直徑大于150毫米的硅單晶棒，如仍采用“參考面”做標(biāo)記，會減少硅片表面的利用率(見圖2)。為此目前許多工廠采用比“參考面”的面積小得多的“NOTCH”即切口做為加式方向的標(biāo)記面。
對于切口(NOTCH)的技術(shù)參數(shù)主要有(1)切口(NOTCH)的深度；(2)切口(NOTCH)的形狀；(3)切口的位置。切口的深度可以用千分表改造后的工具測量。切口的形狀由切口的加工時刀具的形狀來決定。切口的位置是指它相對硅單晶特定晶面的方位，一般用角度來表示。
由于硅單晶體是各向異性的，就加工特性來講，在沿某些方向上加工可以不破碎，而如在沿其它的一些方向上加工則會碎片。用切口作加工標(biāo)記面，它的方位的準(zhǔn)確性就十分重要了。因此用戶對此有嚴(yán)格的要求。
加工切口的過程是X光定向儀上依據(jù)用戶的要求，找到切口的位置，用記號筆或相當(dāng)品在此方位劃上線做標(biāo)志，然后用夾具將晶體夾好，上晶體研磨機(jī)，先加工硅單晶體的外圓，最后加工NOTCH。所以加工完切口的硅單晶體，就需要一種專門的測量工具來測量切口的方位是否正確。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就在于研制出用于測量檢查半導(dǎo)體硅單晶棒上切口(NOTCH)的方位即切口位置的一種測量工具。
本實用新型的一種用于檢查硅單晶棒上切口位置的工具它包括一個圓環(huán)體狀的基架，切口對準(zhǔn)裝置、圓環(huán)形角度盤，切口對準(zhǔn)裝置與圓環(huán)體狀的基架連成一體，在圓環(huán)體狀的基架上的圓環(huán)狀表面上，有一個圓環(huán)形凹槽，在圓環(huán)形凹槽內(nèi)安裝有可在圓環(huán)形凹槽內(nèi)轉(zhuǎn)動的角度盤。
為了測量角度，在角度盤上表面刻有，0度、90度、180度、270度，在0度-90度之間；90度-180度之間，180度-270度之間，270度-0度之間分別刻有刻度，刻度的最小單位為1/4度。
為了方便地轉(zhuǎn)動角度盤，在角度盤的上表面上設(shè)有與角度盤連成一體的小把手，所說的小把手可以為圓柱體，圓臺體，正方體、長方體其中的一種，用于捏住小把手很方便地使角度盤在基架的圓環(huán)形凹槽內(nèi)轉(zhuǎn)動。
所說的切口對準(zhǔn)裝置，由切口對準(zhǔn)針、螺帽蓋、彈簧所組成，螺帽蓋中間有一通孔，切口對準(zhǔn)針穿過螺帽蓋的中間通孔和彈簧安裝在基架的通孔中，螺帽蓋與基架通孔的上端口之間以螺紋相連接，切口對準(zhǔn)針的尖端部通過基架上的通孔的下端口從其下端口伸出，所說的切口對準(zhǔn)針由一個小圓柱狀的頂、針體及圓環(huán)體狀的下?lián)躅^組成，小圓柱狀的頂與針體連成一體，圓環(huán)體狀的下?lián)躅^與針體的下部連成一體，圓環(huán)體狀下?lián)躅^橫堵在基架的下端口上。
圓環(huán)體狀基架的厚度為10-40毫米，刻度盤的厚度為0.5-5毫米。圓環(huán)體狀基架、角度盤、切口對準(zhǔn)針等用鋼、不銹鋼、銅合金等材料制成。
現(xiàn)在用一個例子來說明使用本實用新型的一種檢查硅單晶棒上切口位置工具的工作過程。有一個客戶要求直徑為150毫米的100晶向的硅單晶棒，其切口(NOTCH)位于任意一個110面的位置上。開始加工，先將未研磨的硅單晶棒放到X光機(jī)上，分別確定好參照110面(二)和110面切口(一)的位置，由于100晶向的硅單晶體等效110面共有4個，相間90度，選其中任意兩個，這里選相鄰的兩個，并分別做好標(biāo)記(一般用直尺在晶棒的端面上劃一條與110面相平行的細(xì)線)，然后用夾具夾在晶棒上，晶棒聯(lián)同夾具一起到外圓研磨機(jī)上，定好位后，去掉夾具，并磨好外圓；用直尺比對標(biāo)記。在研磨機(jī)上用磨輪磨出切口(NOTCH)，將磨好的晶體棒取下，放到一個工作臺上，將檢查硅單晶棒上切口位置的工具套在硅單晶棒上，使圓環(huán)體狀基架在硅單晶棒旋轉(zhuǎn)，由于切口對準(zhǔn)裝置中有彈簧，其切口對準(zhǔn)針有伸縮性，當(dāng)切口對針的針體的尖端部位遇到切口，其尖端部分伸到切口中，使切口對準(zhǔn)針對準(zhǔn)到已磨好的110面切口(一)上，轉(zhuǎn)動角度盤，使角度盤上的0刻度線與切口對準(zhǔn)針對齊。此時角度盤上的角度值為0。然后將角度盤的0度線與參照110面(二)的中線對齊(參照110面(二)與110面切口(一)相鄰，即成90度角)，這時記下與110面切口(一)對準(zhǔn)針對齊的角度盤的數(shù)值(角度)。它就是110面切口(一)的角度位置的值。由于角度盤的最小刻度為1/4度，所以它的精度完全可以滿足客戶的要求，一般要求小于1度。
本實用新型的一種檢查硅單晶棒上切口位置的工具的優(yōu)點效果在于，它結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，精度高，其精度可高達(dá)1/4，完全滿足工業(yè)生產(chǎn)上的要求。
四

圖1a為帶有參數(shù)面的硅單晶棒；圖中，11為(110)面的參數(shù)，箭頭方向為(110)晶向；圖1b為帶有參數(shù)面的硅片；圖中，11為(110)面作為參考面；
圖1a，圖1b分別是硅單晶及硅單晶片的示意圖。
圖中的例子是常見的一種100晶向的硅單晶棒和硅單晶片，在圓周的110面方向(準(zhǔn)確地說，是110面的法線方向加工了一個平面，此平面與硅單晶棒的中軸平地，稱為“參考面”。依據(jù)用戶的要求，一個硅單晶棒或硅片上可以有一至數(shù)個參考面，當(dāng)然現(xiàn)在150毫米以下直徑的硅單晶棒或硅片仍沿用參考面為標(biāo)記面，它的硅表面利用率與切口相比要低。
圖2硅單晶片上切口(NOTCH)和參考面的表面利用率的示意圖；圖中，11為參考面，12為切口(NOTCH)。
該圖為一個硅單晶片的表面，上圖為參考面做標(biāo)記面，下圖為切口(NOTCH)做標(biāo)記面(圖中畫得比實際上大，如按實際尺寸畫，恐怕看不清)，從圖中可見，用切口做標(biāo)記面以后，可利用的表面增加了。
圖3是硅單晶棒及硅單晶片上切口(NOTCH)的示意圖。
圖中，12為切口(NOTCH)圖中是常見的一種100晶向(箭頭指向)的硅單晶棒和硅單晶片，在圓周的110面方向(準(zhǔn)確地說，是110面的法線方向加工一個“V”型切口，切口的底為圓弧形，不是尖角以減少應(yīng)力，切口的深度為0.5-2.0毫米，角度在45-120°，一般為60度，切口的橫截面為扇形。這種切口用在大直徑(150毫米或以上直徑的)硅單晶棒和片上，提高了表面的利用率。
圖4用于檢查硅單晶棒上切口位置工具的正面示意圖。
圖中，3為圓環(huán)體狀的基架，4為圓環(huán)形角度盤，10為切口對準(zhǔn)裝置。
圖5用于檢查硅單晶棒上切口位置10的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
圖中，1為螺帽蓋、2為彈簧、3為圓環(huán)體狀的基架、4為圓環(huán)形角度盤、5為切口對準(zhǔn)針小圓柱的頂、6為切口對準(zhǔn)針的針體、7為切口對準(zhǔn)針的尖端部、8為圓環(huán)體狀基架的通孔、9為圓環(huán)體狀下?lián)躅^。
圖6為刻度盤立體示意圖。
圖中，3為圓環(huán)體狀的基架，4為圓環(huán)狀刻度盤，10為切口對準(zhǔn)裝置，13為與刻度盤連成一體的小把手。
五具體實施方式
以下用非限定性實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明，會有助于對本實用新型的一種用于檢查硅單晶棒上切口位置的工具的優(yōu)點效果有更好的理解。下述實施例不限定本實用新型的保滬范圍。本實用新型的保護(hù)范圍由權(quán)利要求來決定。
實施例本實施例的用于檢查硅單晶棒上切口位置的工具包括一個圓環(huán)體狀的基架3、切口對準(zhǔn)裝置10、圓環(huán)形角度盤4，切口對準(zhǔn)裝置10與圓環(huán)體狀的基架3連成一體，在圓環(huán)體狀的基架3的圓環(huán)狀的上表面上有一個圓環(huán)形凹槽，在圓環(huán)形凹槽中內(nèi)安裝有可在圓環(huán)形凹槽內(nèi)轉(zhuǎn)動的角度盤4。
圓環(huán)體狀的基架3的厚度為30毫米，角度盤的厚度為1.2毫米，圓環(huán)體狀的基架3的圓環(huán)狀上表面上的圓環(huán)形凹槽的深度也為0.6毫米。角度盤恰好嵌在圓環(huán)形凹槽中，角度盤4能在圓環(huán)形凹槽內(nèi)轉(zhuǎn)動。圓環(huán)體狀的基架、角度盤，切口對準(zhǔn)針等用不銹鋼制成。
在角度盤4的上表面上刻有0度、90度、180度、270度，在0度-90度之間；90度-180度之間；180度-270度之間，270度-0度之間分別刻有刻度，刻度的最小單位為1/4度。
在角度盤上設(shè)有與角度盤連成一體的小把手13，小把手13為長方體狀。
所說的切口對準(zhǔn)裝置，由切口對準(zhǔn)針、螺帽蓋1、彈簧3所組成。螺帽蓋1中間有一通孔，切口對準(zhǔn)針穿過螺帽蓋1的中間通孔和彈簧2安裝在基架3的通孔8中，螺帽蓋1與基架3的通孔的上端口之間以螺紋相連接。切口對準(zhǔn)針的尖端部37，通過基架3的通孔8的下端口，從其下端口伸出。所說的切口觀準(zhǔn)針由小圓柱狀的頂5、針體6和圓環(huán)體狀下?lián)躅^9組成。小圓柱狀的頂5與針體6的下部連成一體。圓環(huán)體狀下?lián)躅^9與針體6的下部連成一體，圓形狀體下?lián)躅^9橫堵在基架3的通孔8的下端口上。
權(quán)利要求1.一種用于檢查硅單晶體上切口位置的工具，其特征是，(1)它包括一個圓環(huán)體狀的基架(3)、切口對準(zhǔn)裝置(10)、圓環(huán)形角度盤(4)；(2)切口對準(zhǔn)裝置(10)與圓環(huán)體狀的基架(3)連成一體；(3)在圓環(huán)體狀的基架(3)上的圓環(huán)狀上表面上，有一個圓環(huán)形凹槽，在圓環(huán)形凹槽內(nèi)安裝有可在圓環(huán)形凹槽內(nèi)轉(zhuǎn)動的角度盤(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于檢查硅單晶棒上切口位置的工具，其特征是，在圓環(huán)形角度盤(4)上表面上刻有0度、90度、180度、270度，在0度-90度之間；90度-180度之間；180度-270度之間，270度-0度之間分別刻有刻度，刻度的最小單位為1/4度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于檢查硅單晶棒上切口位置的工具，其特征是，在圓環(huán)形角度盤(4)的上，設(shè)有一個與角度盤連成一體的小把手(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于檢查硅單晶體上切口位置的工具，其特征是，所說的小把手(13)為圓柱體、圓臺體、正方形、長方體其中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于檢查硅單晶棒上切口位置的工具，其特征是，所說的切口對準(zhǔn)裝置，由切口對準(zhǔn)針、螺帽蓋(1)、彈簧(2)所組成，螺帽蓋(1)中間有一通孔，切口對準(zhǔn)針穿過螺帽蓋(1)中間的通孔和彈簧(2)安裝在基架(3)的通孔(8)中，螺帽蓋(1)與基架(3)通孔的上端口之間，以螺紋相連接，切口對準(zhǔn)針的尖端部(7)通過基架(3)上的通孔(8)的下端口，從其下端口伸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于檢查硅單晶棒上切口位置的工具，其特征是，所說的切口對準(zhǔn)針由一個小圓柱狀的頂(5)，針體(6)及圓環(huán)體狀的下?lián)躅^(9)組成，小圓柱狀的頂(5)與針體(6)連成一體，圓環(huán)體狀的下?lián)躅^(9)與針體(6)的下部連成一體，圓環(huán)體狀的下?lián)躅^(9)橫堵在基架(3)的下端口上。
專利摘要本實用新型涉及一種用于檢查硅單晶棒上切口位置的工具，它包括一個圓環(huán)體狀的基架(3)、切口對準(zhǔn)裝置(10)、圓環(huán)形角度盤(4)，切口對準(zhǔn)裝置(10)與圓環(huán)體狀的基架(3)連成一體，在圓環(huán)體狀的基架(3)上的圓環(huán)狀上表面上，有一個圓環(huán)形凹槽，在圓環(huán)形凹槽內(nèi)安裝有可在圓環(huán)形凹槽內(nèi)轉(zhuǎn)動的角度盤(4)，本工具結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，精度高，精度可達(dá)1/4度。
文檔編號G01B5/24GK2746363SQ200320101920
公開日2005年12月14日 申請日期2003年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月24日
發(fā)明者屠海令, 戴小林, 吳志強, 王學(xué)鋒, 張果虎, 周旗鋼 申請人:北京有色金屬研究總院, 有研半導(dǎo)體材料股份有限公司