CN100590795C - 修正基片晶面偏差的加工方法及夹具装置 - Google Patents
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Abstract
本发明修正基片晶面偏差的加工方法及夹具装置属于半导体加工领域，特别涉及修正基片晶面偏差的加工方法及夹具装置。首先通过基片的中心建立一个三维正交坐标系，X轴和Y轴分别垂直于基片的两个边，利用单晶定向仪确定基片在XOZ面偏离X轴角度和YOZ面上偏离Y轴角度，把基片放在塑料薄片方孔内，使基片要矫正的表面朝外，插好塑料管后，开启真空泵；夹具基体形状为T形结构，孔A、B和C的中心连线构成等腰直角三角形。本发明修正基片晶面偏差的加工方法及夹具装置保证基片在加工的过程中发生晶面偏差时能够同时在两个方向上进行修正，夹具结构简单，安装方便。
Description
技术领域
本发明属于半导体加工领域，特别涉及修正基片晶面偏差的加工方法及夹具装置。
背景技术
半导体薄膜基片和光电功能晶体基片在X射线、γ射线成像、X射线荧光分析、天体物理研究、工业检测、环境监测、核爆监控、射线断层扫描和核医学等方面都有非常重要的用途。半导体薄膜基片和光电功能晶体晶片不仅对表面质量和尺寸公差有很高的要求，而且对晶面定向要求有很高的精度，例如钛酸锶(SrTiO3)、碲锌镉(CdZnTe)、氧化镁(MgO)、钆镓石榴石(GGG)等基片都要求晶面定向精度在±0.5°以内，这些基片在加工过程中需要经过线切割-研磨-抛光的工艺过程，但是在切割和研磨的过程中出现晶面偏差，在后续的抛光加工中很难修正过来，如果出现晶面偏差将导致异质外延膜的高密度位错、晶格畸变等现象，使薄膜质量降低甚至无法使用。而目前对晶面产生偏差的基片尚无理想解决方案，由于生长基片的材料成本昂贵，甚至比黄金还要贵重，一旦发生晶面偏差，很难修正，加工后形成废品，造成严重的材料浪费。申请号为200510063365.X的中国专利公开了一种利用激光对准晶片晶向的方法，虽然能够提高晶片晶向的对准精度，但不能解决晶片晶面发生偏差时起到修正晶面的作用。申请号为200720147682.4的中国专利公开了一种真空吸盘，解决了现有真空吸盘在尺寸形状不匹配时所出现漏气和吸附不牢的问题，但也无法解决晶面偏差的问题。专利号为7204294的美国专利公开了一种修正晶向的方法，但该方法是用来晶体生长的，而不能对加工后出现的晶面偏差进行修正。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，通过使用本发明的加工方法及夹具装置，使在两个方向出现的晶面偏差能够同时得到有效的修正，修正的精度高，保证在外延衬底上按设计的晶向生长晶体。
本发明采用的技术方案是：一种修正基片晶面偏差的加工方法及夹具装置，修正晶面偏差的加工方法，其特征是，首先通过基片9的中心建立一个三维正交坐标系，原点为O，X轴和Y轴垂直于基片的两个边，利用单晶定向仪确定基片9在XOZ面偏离X轴角度α和YOZ面上偏离Y轴角度β，采用如下步骤：
1)把基片9放在塑料薄片7方孔内，使基片9要修正的表面朝外，插好塑料管10后，开启真空泵11；
2)测量基片表面中心到夹具基体顶面的距离L，调整夹具基体1上的调整测微头2和4的长度，调整后使L1＝L2＝L，这时，基片9表面的中心和两个测微头2和4的顶端中心在同一水平面上；
3)调整夹具基体1上的两个测微头2和4的长度，使要调整的长度ΔL1＝M×tanα和ΔL2＝M×tanβ，并使调整测微头2的伸缩方向与基片在XOZ面偏离X轴方向相反，调整测微头4的伸缩方向与基片在YOZ面偏离Y轴方向相反；
4)把夹具放在研磨机上，用手把持夹具不动，使用研磨液对基片进行研磨；取下基片9，用单晶定向仪对修正后的基片进行测量，如果晶面偏差在使用允许范围内则修正完毕，如果仍存在晶面偏差，则继续按以上步骤修正。
一种修正基片晶面偏差的加工方法及夹具装置，其加工方法所采用的夹具装置中的夹具基体1形状为T形结构，在夹具基体1上开有四个孔A、B、C和D，孔A、B和C的中心连线构成等腰直角三角形；其中孔A和B为通孔，用于安装测微头2和4，孔C和D组成阶梯孔，其中C为螺纹孔，用于安装管接头6，孔D用于安装多孔陶瓷8，在多孔陶瓷的下端粘有带有方孔的塑料薄片7，方孔的中心与孔D的中心重合，方孔的边与夹具基体的中心线成45°基片9安装在方孔内；在夹具基体1上左右两边开有两个弹性狭缝E和F；测微头2安装在孔A内，用螺钉3通过弹性夹缝E对测微头2夹紧，测微头4安装在孔B内，用螺钉5通过弹性夹缝F对测微头4夹紧；通过塑料管10把真空泵11与管接头6相连接。
基片9为半导体薄膜基片或光电功能晶体基片。
本发明有益效果是：提供的加工方法及夹具装置操作简单、方便，可在很短的时间内完成晶面偏差的修正；本发明的加工方法及夹具装置也可直接作为加工基片的夹具使用，防止基片在加工过程中出现晶面偏差。
附图说明
图1是夹具的示意图，其中：1-夹具基体，2-左测微头，3-左螺钉，4-右测微头，5-右螺钉，6-管接头，7-塑料薄片，8-多孔陶瓷，9-基片，10-塑料管，11-真空泵。
图2为夹具基体的仰视图，图3为夹具的正视图，图4为夹具的仰视图，图5为夹具的俯视图，图6为夹具的阶梯剖视图。其中：A-左通孔，B-右通孔，C-螺纹孔，D-中间孔，E-左弹性夹缝，F-右弹性夹缝，L-基片表面中心到夹具基体顶面的距离，L1-左测微头的底面到夹具基体顶面的距离，L2-右测微头的底面到夹具基体顶面的距离，ΔL1-左测微头修正长度，ΔL2-右测微头修正长度，α-偏离X轴的角度；β-偏离Y轴的角度，Z-通过夹具中心线的Z轴，O-坐标轴中心，M-测微头中心到基片中心的距离；XOYZ-在基片中心建立的坐标系，1-夹具基体，2-左测微头，3-左螺钉，4-右测微头，5-右螺钉，6-管接头，7-塑料薄片，8-多孔陶瓷，9-基片。
具体实施方式
下面结合附图和技术方案详细说明本发明的实施，所采用的基片为10×10×1.5mm3碲锌镉基片，在塑料薄片开孔为10×10mm2，真空泵为2XZ型小型真空泵，所选择测微头的中心与基片中心的距离M为25mm，研磨液为W2.5氧化铝和去离子水的混合液，首先通过基片9的中心建立一个三维正交坐标系，原点为O，利用DX-2A型单晶定向仪确定基片9在XOZ面偏离X轴角度α和YOZ面上偏离Y轴角度β，分别测得偏离X轴的度数α＝1.2°，偏离Y轴的度数β＝-0.6°；使基片9要修正的表面朝外，插好塑料管10后，开启真空泵11；用千分尺测量基片中心到夹具基体顶面中心的距离L＝34.526mm，调整夹具基体1上测微头2和4的长度，当L1＝L2＝L＝34.526mm时，基片9表面的中心和两个测微头2和4的顶端中心在同一水平面上；调整夹具基体1上两个测微头2和4上的长度，使要调整的长度ΔL1＝M×tanα＝25×tan1.2°＝0.52mm，和ΔL2＝M×tanβ＝25×tan0.6°＝0.26mm，并使调整测微头2的伸缩方向与基片在XOZ面偏离X轴方向相反，调整测微头4的伸缩方向与基片在YOZ面偏离Y轴方向相反；把夹具放在ZYP200型研磨机上，采用W2.5氧化铝研磨液对基片进行研磨，研磨时间为5分钟；取下基片9，用DX-2A型X射线单晶定向仪测量修正后的基片在两个方向偏离的度数，测得在X方向上偏差为0.05°，Y方向上偏差为-0.07°，因为碲锌镉作为基片要求晶面晶向偏差在±0.5°以内，修正后晶面晶向偏差在要求范围内，达到了修正的目的。
本发明提供的加工方法及夹具装置操作简单、方便，修正晶面偏差的精度高，可在很短的时间内完成晶面偏差的修正，该夹具对半导体薄膜基片和光电功能晶体基片均能够起到修正晶面偏差的作用。
Claims (3)
1.一种修正基片晶面偏差的加工方法，其特征是，首先通过基片(9)晶面中心建立一个三维正交坐标系，原点为O，X轴和Y轴垂直于基片的两个边，利用单晶定向仪确定基片(9)晶面在XOZ面偏离X轴角度α和YOZ面上偏离Y轴角度β，然后，采用如下步骤：
1)把基片(9)放在塑料薄片(7)方孔内，使基片(9)要修正的晶面朝外，插好塑料管(10)后，开启真空泵(11)；
2)测量基片(9)晶面中心O到夹具基体顶面的距离L，调整夹具基体(1)上的调整测微头(2)和(4)的长度L1和L2，使L1＝L2＝L，这时，基片(9)晶面
3)-中心和两个测微头(2)和(4)的顶端中心在同一水平面上；
4)调整夹具基体(1)上的两个测微头(2)和(4)的长度，使要调整的长度ΔL1＝M×tan和ΔL2＝M×tanβ，其中：ΔL1-测微头(2)修正长度，ΔL2-测微头(4)修正长度，M-测微头(2)和(4)的顶端中心到基片(9)晶面中心的距离；并使调整测微头(2)的伸缩方向与基片晶面在XOZ面偏离X轴方向相反，调整测微头(4)的伸缩方向与基片晶面在YOZ面偏离Y轴方向相反；
5)把夹具放在研磨机上，用手把持夹具不动，使用研磨液对基片进行研磨；
6)取下基片(9)，用单晶定向仪对修正后的基片进行测量，如果晶面偏差在使用允许范围内则修正完毕，如果晶面偏差不在使用允许范围内，则继续按以上步骤修正。
2、如权利要求1所述的一种修正基片晶面偏差的加工方法，加工方法所采用的夹具装置，其特征在于，夹具基体(1)形状为T形结构，在夹具基体(1)上开有四个孔A、B、C和D，孔A、B和C的中心连线构成等腰直角三角形；其中孔A和B为通孔，用于安装测微头(2)和(4)，孔C和D组成阶梯孔，其中C为螺纹孔，用于安装管接头(6)，孔D用于安装多孔陶瓷(8)，在多孔陶瓷的下端粘有带有方孔的塑料薄片(7)，方孔的中心与孔D的中心重合，方孔的边与夹具基体的中心线成45°，基片(9)安装在方孔内；在夹具基体(1)上左右两边开有两个弹性狭缝E和F；测微头(2)安装在孔A内，用螺钉(3)通过弹性夹缝E对测微头(2)夹紧，测微头(4)安装在孔B内，用螺钉(5)通过弹性夹缝F对测微头(4)夹紧；通过塑料管(10)把真空泵(11)与管接头(6)相连接。
3、如权利要求2所述的一种修正基片晶面偏差的加工方法，其特征是，基片(9)为半导体薄膜基片或光电功能晶体基片。
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