СПОСОБ ДОВОДКИ ОРИЕНТАЦИИ ПЛАСТИН ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ И ОПТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2011 года по МПК H01L21/302 

Описание патента на изобретение RU2411606C1

Изобретение относится к области производства подложек из монокристаллов полупроводниковых и оптических материалов (карбид кремния, сапфир и др.), а именно для разделения монокристаллов в виде кристаллографически ориентированных цилиндров на пластины алмазными кругами с внутренней режущей кромкой, которые в дальнейшем применяются для изготовления подложек, используемых в производстве различных оптоэлектронных элементов и устройств.

В последнее время технические требования к кристаллографической ориентации подложек карбида кремния и сапфира, используемых в производстве эпитаксиальных структур для оптоэлектроники, резко возросли и достигли уровня 3-х угловых минут. Для выполнения таких требований торцевые поверхности исходных монокристаллических цилиндров, предназначенных для резки на пластины, выводятся на плоскошлифовальном станке с точностью до 1 угловой минуты.

Известные способы резки монокристаллов на пластины алмазными кругами с внутренней режущей кромкой [1-4] не обеспечивают такую точность ориентации резаных пластин, в связи с этим перед двухсторонней шлифовкой пластин требуется доводка резаных пластин с выводом требуемой кристаллографической ориентации с точностью до 1 угловой минуты на плоскошлифовальном станке.

Наиболее близким способом к предлагаемому и принятым за прототип является способ разделения монокристаллов на пластины [1], заключающийся в том, что монокристаллические цилиндры режут на пластины алмазными кругами с внутренней режущей кромкой с вращением кристалла вокруг своей оси в процессе резания.

Вариант резки цилиндра на пластины алмазными кругами с внутренней режущей кромкой на станках типа Алмаз-6 и Алмаз-11 показан на фиг.1. Монокристаллический цилиндр наклеивается одним из торцов на металлический столик, который закрепляется 4-я болтами на планшайбе шпинделя привода вращения и перемещения кристалла. Цилиндр подводится свободным торцом под плоскость резания вращающегося отрезного круга и выполняется отрезание контрольной пластины от цилиндра. На рентгеновском дифрактометре проводится проверка разориентации контрольной пластины от заданной кристаллографической ориентации в двух взаимно перпендикулярных направлениях (обычно параллельно и перпендикулярно базовому срезу цилиндра) с указанием на ней величин и направлений разориентации. Разориентация контрольной пластины обычно превышает требуемую на несколько угловых минут в каждом направлении из-за имеющихся радиальных и осевых биений приводов вращения, погрешностей при изготовлении планшайбы и столика, загрязнений их контактных поверхностей, неравномерности толщины слоя клея. Проводится расчет величины и направления результирующего изменения оси вращения цилиндра с переносом результата на торец цилиндра. Для доводки ориентации на станок устанавливают стойку с индикатором и замеряют величину осевого биения поверхности торца цилиндра на его краях в 4-х точках соответственно направлениям разориентации при его вращении вокруг оси привода. Рассчитывают толщину прокладки-вкладыша, которую требуется вставить в определенное место с краю между контактными поверхностями планшайбы и столика. При диаметре контактной поверхности столика ~60 мм толщина прокладки-вкладыша составит ~20 мкм в расчете на поправку 1 угловой минуты. Работать с прокладками-вкладышами такого порядка толщины крайне неудобно. Подобрав прокладки в соответствии с имеющейся разориентацией (обычно в качестве прокладок-вкладышей используют одну или несколько прокладок из выпускаемых промышленностью наборов щупов или концевых мер), ослабляют болты крепления столика к планшайбе, устанавливают в нужное место прокладку-вкладыш, зажимают болты и вновь замеряют величину осевого биения поверхности торца цилиндра. Сравнив величину осевого биения поверхности торца цилиндра в 4-х точках соответственно направлениям разориентации до и после установки прокладки-вкладыша проверяют правильность введения величины и направления поправки разориентации, после чего выполняют отрезание второй контрольной пластины. Убедившись в соответствии разориентации контрольной пластины заданной кристаллографической ориентации в двух взаимно перпендикулярных направлениях проводят дальнейшую резку цилиндра на пластины.

Недостатком этого способа является сложность получения резаных пластин с точностью 1÷3 угловые минуты.

Задачей настоящего изобретения является создание способа удобной плавной доводки ориентации резаных пластин с точностью до 1 угловой минуты при разрезании кристаллографически ориентированных цилиндров на пластины алмазными кругами с внутренней режущей кромкой с вращением цилиндров вокруг своей оси в процессе резки

Техническое решение поставленной задачи достигается тем, что планшайба, закрепляемая на шпинделе привода вращения кристалла, выполнена сборной с возможностью плавного поворота вокруг оси в двух взаимно перпендикулярных направлениях с фиксацией.

Предлагаемый вариант резки цилиндра на пластины алмазными кругами с внутренней режущей кромкой показан на фиг.2. После отрезания контрольной пластины от цилиндра и проверки ее разориентации от заданной кристаллографической ориентации в двух взаимно перпендикулярных направлениях с указанием на ней величин и направлений разориентации устанавливают стойку с индикатором и замеряют величину осевого биения поверхности торца цилиндра на его краях в 4-х точках соответственно направлениям разориентации. Затем ослабляют зажим 6 планшайбы и пару котировочных винтов 7, расположенных напротив друг друга в одном из направлений разориентации и заворачивая соответствующий юстировочный винт с контролем по индикатору проводят изменение оси вращения цилиндра в этом направлении до требуемого значения, после чего заворачивают второй юстировочный винт до касания планшайбы. Аналогичную операцию выполняют в перпендикулярном направлении второй парой юстировочных винтов, после чего фиксируют планшайбу зажимом. Выполняют отрезание второй контрольной пластины. Убедившись в соответствии разориентации контрольной пластины заданной кристаллографической ориентации в двух взаимно перпендикулярных направлениях проводят дальнейшую резку цилиндра на пластины.

Пример реализации способа.

Монокристаллический цилиндр карбида кремния ориентации (0001) диаметром 50,8 мм разрезался на станке типа Алмаз-6 с устройством вращения кристалла в процессе резания и установленной сборной планшайбой на пластины толщиной 800 мкм с разориентации в направлении <10-10> "m", равной - 12±3 угловых минуты, а в направлении <11-20> "а", равной - 0±3 угловых минуты. Контроль разориентации поверхности резаных пластин на рентгеновском дифрактометре типа ДРОН-2 подтвердил соответствие разориентации пластин требуемым значениям.

Проведенная серия испытаний способа доводки ориентации поверхности карбид кремниевых и сапфировых резаных пластин при изготовлении подложек ориентации (0001) с точностью разориентации не более 3 угловых минут диаметром 50,8; 76,2 и 100 мм подтвердила промышленную применимость предлагаемого способа.

Аналоги изобретения

1. Запорожский В.П., Лапшинов Б.А. Обработка полупроводниковых материалов. М.: Высшая школа, 1988, стр.34-62.

2. Никифорова-Денисова С.Н. Технология полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники. Кн. 4, «Механическая и химическая обработка». М.: Высшая школа, 1989, стр.3-24.

3. Станок резки полупроводниковых материалов "Алмаз-6". Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 1988 г.

4. Станок резки полупроводниковых материалов "Алмаз-11". Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 1988 г.

Похожие патенты RU2411606C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ДОВОДКИ ОРИЕНТАЦИИ ПОДЛОЖЕК ДЛЯ ЭПИТАКСИИ АЛМАЗА 2012
  • Ральченко Виктор Григорьевич
  • Большаков Андрей Петрович
  • Ашкинази Евгений Евсеевич
  • Рыжков Станислав Геннадиевич
  • Польский Алексей Викторович
  • Конов Виталий Иванович
RU2539903C2
СПОСОБ ПРЕДЭПИТАКСИАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЛИРОВАННЫХ ПОДЛОЖЕК ИЗ КАРБИДА КРЕМНИЯ 2006
  • Каневский Владимир Михайлович
  • Тихонов Евгений Олегович
  • Дерябин Александр Николаевич
RU2345443C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАНОПОЛИРОВАННЫХ ПЛАСТИН ИЗ КАРБИДА КРЕМНИЯ 2006
  • Каневский Владимир Михайлович
  • Тихонов Евгений Олегович
  • Дерябин Александр Николаевич
RU2345442C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАТРАВОЧНЫХ КРИСТАЛЛОВ 1990
  • Беляева А.Л.
  • Беляев А.Н.
  • Кудин А.В.
  • Назаркин В.Н.
RU1786762C
СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКОЙ ОРИЕНТАЦИИ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ТЕЛА (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2008
  • Таникелла Брахманандам В.
  • Аркона Кристофер
  • Гиндхарт Девид И.
  • Джонс Кристофер Д.
  • Симпсон Мэтью А.
RU2440885C2
СПОСОБ РЕЗКИ КРЕМНИЕВОГО СЛИТКА НА ПЛАСТИНЫ 2010
  • Белоусов Виктор Сергеевич
  • Харламов Виталий Юрьевич
  • Шагаева Ирина Олеговна
RU2431564C1
ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ SiC/Si И Diamond/SiC/Si, А ТАКЖЕ СПОСОБЫ ИХ СИНТЕЗА 2011
  • Синельников Борис Михайлович
  • Тарала Виталий Алексеевич
RU2499324C2
Установка для ориентированной резки монокристаллов 1989
  • Шелудько Сергей Александрович
  • Теслюков Андрей Александрович
  • Томсон Андрей Семенович
  • Осадчев Леонид Алексеевич
SU1766685A1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛАСТИН ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ И ОПТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ 2005
  • Ковальчук Михаил Валентинович
  • Каневский Владимир Михайлович
  • Тихонов Евгений Олегович
  • Дерябин Александр Николаевич
RU2337429C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН 1996
  • Рогов В.В.
  • Савушкин Ю.А.
RU2105380C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 411 606 C1

Реферат патента 2011 года СПОСОБ ДОВОДКИ ОРИЕНТАЦИИ ПЛАСТИН ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ И ОПТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к способам разделения монокристаллов на пластины, которые в дальнейшем применяются для изготовления подложек, используемых в производстве различных оптоэлектронных элементов и устройств. Сущность изобретения: в способе доводки ориентации пластин полупроводниковых и оптических материалов в процессе резки монокристаллов на пластины алмазными кругами с внутренней режущей кромкой планшайба, закрепляемая на шпинделе привода вращения кристалла, выполнена сборной с возможностью плавного поворота вокруг оси в двух взаимно перпендикулярных направлениях с фиксацией, что позволяет проводить резку монокристаллических цилиндров на пластины с точностью до 1 угловой минуты. Способ предназначен для удобной плавной доводки ориентации резаных пластин с точностью до 1 угловой минуты при разрезании кристаллографически ориентированных цилиндров на пластины алмазными кругами с внутренней режущей кромкой с вращением цилиндров вокруг своей оси в процессе резки. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 411 606 C1

Способ доводки ориентации пластин полупроводниковых и оптических материалов, заключающийся в том, что в способе резки монокристаллов на пластины алмазными кругами с внутренней режущей кромкой планшайба, закрепляемая на шпинделе привода вращения кристалла, выполнена сборной с возможностью плавного поворота вокруг оси в двух взаимно перпендикулярных направлениях с фиксацией, что позволяет проводить резку монокристаллических цилиндров на пластины с точностью до 1 угловой минуты.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2411606C1

ЗАПОРОЖСКИЙ В.П., ЛАПШИНОВ Б.А
Обработка полупроводниковых материалов
- М.: Высшая школа
Механическая топочная решетка с наклонными частью подвижными, частью неподвижными колосниковыми элементами 1917
  • Р.К. Каблиц
SU1988A1
НИКИФОРОВА-ДЕНИСОВА С.Н
Технология полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды 1921
  • Богач Б.И.
SU4A1
- М.: Высшая школа
Механизм для сообщения поршню рабочего цилиндра возвратно-поступательного движения 1918
  • Р.К. Каблиц
SU1989A1
Установка для ориентированной резки монокристаллов 1989
  • Шелудько Сергей Александрович
  • Теслюков Андрей Александрович
  • Томсон Андрей Семенович
  • Осадчев Леонид Алексеевич
SU1766685A1
Способ резки монокристаллических слитков полупроводников на пластины 1988
  • Жуков Николай Александрович
  • Перевощиков Виктор Александрович
  • Скупов Владимир Дмитриевич
SU1622141A1
Способ резки монокристаллических слитков 1985
  • Гулидов Дмитрий Николаевич
  • Харламов Виталий Юрьевич
  • Эйдельман Борис Львович
  • Звероловлев Владимир Михайлович
  • Приходько Владимир Леонидович
  • Щуркин Юрий Васильевич
SU1314401A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1

RU 2 411 606 C1

Авторы

Каневский Владимир Михайлович

Дерябин Александр Николаевич

Денисов Александр Викторович

Тихонов Евгений Олегович

Даты

2011-02-10Публикация

2009-06-08Подача