Способ струнной резки полупроводниковых кристаллов Советский патент 1991 года по МПК B28D5/00 

(Л

С

Изобретение относится к механической обработке полупроводниковых кристаллов. в частности к резке слитков на пластины. Цель изобретения -оптимизация процесса резания и улучшение качества реза. Способ струнной резки полупроводниковых кристаллов заключается в осуществлении движения струны относительно кристалла с одновременной подачей кристалла на струну и подводом абразивной суспензии в зону резания. В способе оптимизацию процесса резания определяют по величине электрического сопротивления, измеряемого между струной и кристаллом. 1 табл., 5 ил.

Изобретение относится к механической обработке полупроводниковых кристаллов, в частности к резке слитков на пластины.

Целью способа является оптимизация процесса резания и улучшение качества реза.

В способе струнной резки полупроводниковых кристаллов производят приведение кристалла в соприкосновение со струной, осуществляют возвратно-поступательное движение струны относительно кристалла с одновременной подачей абразивной суспензии в зону резания и регулировкой скорости подачи кристалла на струну. Регулировку скорости подачи кристалла на струну осуществляют путем измерения среднего за период возвратно- поступательного движения струны электрического сопротивления R, которое поддерживают в интервале (1-0,1) Rom, определяемое с момента соприкосновения кристалла со струной непрерывным контролем изменения R а после его увеличения в 10 раз установившиеся через 5-10 периодов значение R принимают за Rom, при этом при значении R 0,1 Rom скорость подачи снижают до нуля и определяют новое значение Rom, после чего продолжают резание с новым значением RomНа фиг. 1 показана схема.;/. i непрерывного измерения среднего значения сопротивления в ходе резания; фиг. 2 - схема положения струны в кристалле, когда между струной и кристаллом имеется слой абразивной суспензии, на фиг. 3 - то же, при прямом контакте струны с кристаллом, на фиг, 4 - график изменения R при определении Rom для монокристалла Gee p 2,80м -см с использованием водно-глицериновой суспензии абразивных частиц карбида кремния со средним размером зерен 15 мкм; на фиг. 5 - графики зависимости R от скорости подачи для кристалла Ge с использованием той же абразивной суспензии на разных учао

00

ю о

00 О

стках плоскости реза. При этом на чертежах обозначены 1 - полупроводниковый кристалл; 2 режущая нить, 3 - ролик, направляющий струну: 4 - контакт к кристаллу в произвольной точке; 5 - контакт к направляющему ролику, 6 - стабилизированный источник питания Б5-46; 7 - микроволь- тмикроамперметр Н 3012; 8 - емкость фильтра (0,1 Ф); 9 - ограничительное сопротивление. Точки замера сопротивления - 4 и 5.

П р и м е р 1. Резку выполняют в станке с помощью вольфрамовой проволоки 200 мкм, совершающей возвратно-поступательное движение со скоростью 0,6 м/с и периодом 2 с при непрерывном поступлении водно-глицериновой суспензии частиц карбида кремния со средним размером зерна 15 мкм.

Подача кристалла на струну осуществляется с помощью электродвигателя с регулируемой частотой вращения Сопротивление цепи, содержащее сопро явление 9, сопротивление самого кристалла от зоны до контакта 4, и сопротивления между струной и кристаллом в зоне резания R(t) измеряют с помощью схемы, приведенной на фиг. 1. В начале реза измеряют Ronr. Цилиндрический слиток 30 мм с удельным сопротивлением р 2,8 Ом см, закрепленный на подвижном столике, до подачи абразивной суспензии приводят в соприкосновение со струной, после чего приводят в движение нить и после подачи абразивной суспензии следят за изменением R(t). В начальный момент R(t) 2 кОм R0. Изменение R(t) со временем изображено на фиг. 4. Участок (а) соответствует непосредственному касанию струны с кристаллом (фиг. 36). На этом участке сопротивление плавно увеличивается от 2 до 5 кОм за 1 мин, после чего происходит резкое увеличение R (t) до 120 кОм. С этого момента сопротивление снова плавно увеличивается (участок б, соответствующий положению струны, изображенному на фиг. 2). Через 20 с после увеличения R(t) до 10 RO 20 кОм оно составило 180 кОм, что соответствует Rom. Во время резания длина реза постоянно менялась. Экспериментально было установлено, что изменение длины реза в 10 раз приводит к снижению скорости подачи, ниже оптимальной. Если длина реза уменьшилась, то уменьшается средняя скорость подачи, так как положение струны в канале реза становится неустойчиво. Поэтому с изменением длины реза примерно в

10 раз измерение Rom повторяли. За время определения Rom, которое не превышало 20 с, струна от плоскости не отклонялась, что было видно по окончании реза.

На фиг. 5 приведены зависимости R(t)

от скорости подачи для разрезаемого кристалла Ge на разных участках плоскости. Характерно, что при равных длинах реза Rom одинаковы, тогда оптимальные значе0 ния скорости подачи различны.

П р и м е р 2. Резку выполняют в том же станке. Кристалл РЬТе (р 0,001 Ом.см) диаметром 40 мм разрезали перпендикулярно оси с применением водно-глицерино5 вой суспензии частиц карбида кремния размерами зерен 15 и 28 мкм. Определение начального значения Rom и последующие его измерения проводили так же, как и в примере 2. В таблице приведены значения

0 RO и Rom при разных длинах реза и средние значения скорости подачи за рез.

Экспериментально было установлено, что при положении струны в начале реза, соответствующем ниэкоомному состоянию,

5 плоскость реза не сохраняется и возрастает глубина нарушенного слоя. При поддержании высокоомного состояния на протяжении всего процесса резания поверхность реза в дополнительной шлифовке не нужда0 ется.

Формула изобретения Способ струнной резки полупроводниковых кристаллов, включающий приведение кристалла в соприкосновение со струной,

5 осуществление возвратно-поступательного движения струны относительно кристалла с одновременной подачей абразивной суспензии в зону резания и регулировкой скорости подачи кристалла на струну, о т л и ающийся тем, что, с целью оптимизации процесса резания и улучшения качества реза, регулировку скорости подачи кристалла на струну осуществляют путем измерения среднего за период возвратно-поступатель5 ного движения струны электрического сопротивления R, которое поддерживают в интервале (1-0,1) Rom, определяемое с момента соприкосновения кристалла со струной непрерывным контролем изменения R,

0 а после его увеличения в 10 раз установившееся через 5-10 периодов значение R принимают за R0m, при этом значении R 0,1 Rom скорость подачи снижают до нуля и определяют новое значение Rom. после чего

5 продолжают резание с новым значением

Rom.

Щи г. г

Фиг.З

to-50

to-10

t0-Ю tQ i0 + 10 ФигЛ

R(i),KOM

100,:

t.+M t0 + 50 f.c