一种碳化硅单晶切割线定位的方法

摘要

本发明涉及一种碳化硅单晶切割线定位的方法，本发明使用线光源照射位于晶体底面正前方的切割线，切割线在晶体底面上产生阴影直线，检测切割线与阴影直线间的距离，以此为基准调整晶体的位置，使切割线与晶体底面保持平行，切割出厚度均匀一致的晶体薄片。

权利要求

1.一种碳化硅单晶切割线定位的方法，其特征在于，包括：

1)将圆柱状碳化硅晶体固定在载物台上，将晶体任一底面抛光或研磨平整，调整晶体在载物台上的位置，使切割线与抛光后的底面平行，在抛光后的底面的正前方设置一个线光源，线光源与切割线平行，且晶体、切割线和线光源的中心在同一个平面上；

2)在抛光后的底面的正前方且正对切割线的位置安装图象采集摄像机，实时采集抛光后的底面、切割线、阴影直线的图像；

3)水平方向上调整晶体：调整切割线至抛光后的底面正前方2～20mm处，线光源照射切割线，在抛光后的底面上产生一条阴影直线，图象采集摄像机采集抛光后的底面、切割线、阴影直线的图像，计算切割线与阴影直线间的距离，以此距离为标准，水平调整晶体的位置，使切割线与阴影直线平行；

4)竖直方向上调整晶体：调整切割线至抛光后的底面正前方2～20mm处，线光源照射切割线，在抛光后的底面上产生一条阴影直线，图象采集摄像机采集抛光后的底面、切割线、阴影直线的图像，计算切割线与阴影直线间的距离，以此距离为标准，调整切割线在抛光后的底面的竖直方向上的移动，调整晶体的前后仰角，使切割线与阴影直线间的距离在切割线移动的过程中保持固定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)所述图象采集摄像机安装在抛光后的底面的正前方30～1000mm处且正对切割线的位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线光源包括直线荧光灯、单排LED灯中的一种。

说明书

一种碳化硅单晶切割线定位的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种碳化硅单晶切割线定位的方法。

背景技术

[0002] 使用切割线切割柱状晶体时，要求精确定位砂线与晶体的相对位置才能切割出厚度均匀一致的晶片。目前，常用的方法是将切割线在晶体的一侧面上下移动，通过肉眼从晶体的侧面观测切割线与晶体的的相对位移，以此来调整晶体的位置，切出的薄片厚度不均匀。并且目前使用线切割单晶的设备多用一个ccd镜头在晶体的上方取图像来对线，另外一个ccd镜头在正前方来定位切割线的夹角。此方法成本高，需要使用至少两个ccd镜头才能实现初期对线和切割过程中切割速度的控制。

发明内容

[0003] 本发明解决上述技术问题提供一种碳化硅单晶切割线定位的方法，本发明在使用切割线切割圆柱状的碳化硅晶体前，简单、快速调整切割线与晶体的位置，通过本发明方法定位后可以切割出厚度均匀一致的晶体薄片。

[0004] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种碳化硅单晶切割线定位的方法，包括：

[0005] 1）从圆柱状的碳化硅晶体上切割下均匀的晶体薄片，须在切割前使切割线与晶体底面平行，首先将圆柱状碳化硅晶体固定在载物台上，圆柱状碳化硅晶体具有两个底面，将晶体任一底面抛光或研磨平整，使抛光后的底面与切割面平行，调整晶体在载物台上的位置，使切割线与抛光后的底面平行，在抛光后的底面的正前方设置一个线光源，线光源与切割线平行，且与切割线的相对位置一致（晶体、切割线和线光源的中心在同一个平面上）；

[0006] 2）在抛光后的底面的正前方且正对切割线的位置安装图象采集摄像机，实时采集抛光后的底面、切割线、阴影直线的图像；

[0007] 3）水平方向上调整晶体：调整切割线至抛光后的底面正前方2～20mm处，线光源照射切割线，在抛光后的底面上产生一条阴影直线，图象采集摄像机采集抛光后的底面、切割线、阴影直线的图像，计算切割线与阴影直线之间的距离，以此距离为标准，水平调整晶体的位置，使切割线与阴影直线平行；

[0008] 4）竖直方向上调整晶体：将切割线调整至抛光后的底面正前方2～20mm处，线光源照射切割线，在抛光后的底面上产生一条阴影直线，图象采集摄像机采集抛光后的底面、切割线、阴影直线的图像，计算切割线与阴影直线间的距离，以此距离为标准，调整切割线在抛光后的底面的竖直方向上的移动，调整晶体的前后仰角，使切割线与阴影直线间的距离在切割线移动的过程中始终保持固定；

[0009] 经过上述调整后，切割线与抛光后的底面平行，最终切割面与抛光后的底面平行，能够切割出厚度均匀一致的晶体薄片；

[0010] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

[0011] 进一步，步骤2）所述图象采集摄像机安装在抛光后的底面的正前方30～1000mm处且正对切割线的位置。

[0012] 进一步，所述线光源包括直线荧光灯、单排LED灯中的一种；

[0013] 本发明的有益效果是：

[0014] 本发明使用线光源照射切割线，通过一个图像采集摄像机（ccd）实时取景来检测切割线及其在抛光后的底面上的阴影直线间的距离，标定切割晶体的位置，计算出晶体调整的方向和幅度，快速的调整晶体位置，以此精确控制切割过程，本发明方法成本低、精度高。

[0015] 采用本发明方法精确定位切割线与晶体的相对位置，切割下的晶体薄片最厚处与最薄处的厚度误差小于0.02mm。

附图说明

[0016] 图1为本发明一种碳化硅单晶切割线定位的方法的示意图；

[0017] 图2为本发明一种碳化硅单晶切割线定位的方法的示意图；

[0018] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：

[0019] 1、晶体，2、底面，3、切割线，4、线光源，5、阴影直线，6、图象采集摄像机。

具体实施方式

[0020] 以下结合附图1和2对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

[0021] 实施例1

[0022] 1）将圆柱状碳化硅晶体1固定在载物台上，晶体直径为50.8mm，将晶体任一底面抛光平整，调整晶体1在载物台上的位置，使切割线3与抛光后的底面2平行，在抛光后的底面2的正前方设置一个线光源4，线光源4与切割线3平行，且与切割线3的相对位置一致；

[0023] 2）在抛光后的底面2的正前方且正对切割线3的位置安装图象采集摄像机6，实时采集抛光后的底面2、切割线3、阴影直线5的图像；

[0024] 3）水平方向上调整晶体：调整切割线3至抛光后的底面2正前方从上往下1/3处，切割线3距离晶体5mm，线光源4照射切割线3，在抛光后的底面2上产生一条阴影直线5，图象采集摄像机6采集抛光后的底面2、切割线3、阴影直线5的图像，计算切割线3与阴影直线5间的距离为3.25mm，以此距离为标准，水平调整晶体1的位置，使切割线3与阴影直线5平行；

[0025] 4）竖直方向上调整晶体：调整切割线3至抛光后的底面2正前方从上往下1/3处，切割线3距离晶体5mm，在抛光后的底面2上产生一条阴影直线5，图象采集摄像机采集抛光后的底面2、切割线3、阴影直线5的图像，计算切割线3与阴影直线5的距离为3.25mm，以此距离为标准，调整切割线3在抛光后的底面2的竖直方向上的移动，调整晶体1的前后仰角，使切割线3与阴影直线5间的距离在切割线3移动的过程中保持3.25mm；

[0026] 5）经过上述调整后，切割线3与抛光后的底面2平行，将晶体1固定好，开始切割作业，切割晶片目标厚度为0.410mm，实际测量为：最厚处0.426mm，最薄处0.405mm，厚度偏差为0.011mm。

[0027] 实施例2

[0028] 1）将圆柱状碳化硅晶体1固定在载物台上，晶体直径为76.2mm，将晶体1任一底面抛光平整，调整晶体1在载物台上的位置，使切割线3与抛光后的底面2平行，在抛光后的底面2的正前方设置一个线光源4，线光源4与切割线3平行，且与切割线3的相对位置一致；

[0029] 2）在抛光后的底面2的正前方且正对切割线3的位置安装图象采集摄像机6，实时采集抛光后的底面2、切割线3、阴影直线5的图像；

[0030] 3）水平方向上调整晶体：调整切割线3至抛光后的底面2正前方从上往下1/3处，切割线3距离晶体8mm，线光源4照射切割线3，在抛光后的底面2上产生一条阴影直线5，图象采集摄像机6采集抛光后的底面2、切割线3、阴影直线5的图像，计算切割线3与阴影直线5间的距离为5.20mm，以此距离为标准，水平调整晶体1的位置，使切割线3与阴影直线5平行；

[0031] 4）竖直方向上调整晶体：调整切割线3至抛光后的底面2正前方从上往下1/3处，切割线3距离晶体8mm，在抛光后的底面2上产生一条阴影直线5，图象采集摄像机6采集抛光后的底面2、切割线3、阴影直线5的图像，计算切割线3与阴影直线5的距离为5.20mm，以此距离为标准，调整切割线3在抛光后的底面2的竖直方向上的移动，调整晶体1的前后仰角，使切割线3与阴影直线5间的距离在切割线3移动的过程中保持5.20mm；

[0032] 5）经过上述调整后，切割线3与抛光后的底面2平行，将晶体1固定好，开始切割作业，切割晶片目标厚度为0.430mm，实际测量为：最厚处0.440mm，最薄处0.423mm，厚度偏差为0.017mm。

[0033] 实施例3

[0034] 1）将圆柱状碳化硅晶体1固定在载物台上，晶体直径为101.6mm，将晶体1任一底面抛光平整，调整晶体1在载物台上的位置，使切割线3与抛光后的底面2平行，在抛光后的底面2的正前方设置一个线光源4，线光源4与切割线3平行，且与切割线3的相对位置一致；

[0035] 2）在抛光后的底面2的正前方且正对切割线3的位置安装图象采集摄像机6，实时采集抛光后的底面2、切割线3、阴影直线5的图像；

[0036] 3）水平方向上调整晶体：调整切割线3至抛光后的底面2正前方从上往下1/3处，切割线3距离晶体10mm，线光源4照射切割线3，在抛光后的底面2上产生一条阴影直线5，图象采集摄像机6采集抛光后的底面2、切割线3、阴影直线5的图像，计算切割线3与阴影直线5间的距离为6.50mm，以此距离为标准，水平调整晶体1的位置，使切割线3与阴影直线5平行；

[0037] 4）竖直方向上调整晶体：调整切割线3至抛光后的底面2正前方从上往下1/3处，切割线3距离晶体10mm，在抛光后的底面2上产生一条阴影直线5，图象采集摄像机6采集抛光后的底面2、切割线3、阴影直线5的图像，计算切割线3与阴影直线5的距离为6.50mm，以此距离为标准，调整切割线3在抛光后的底面2的竖直方向上的移动，调整晶体1的前后仰角，使切割线3与阴影直线5间的距离在切割线3移动的过程中保持6.50mm；

[0038] 5）经过上述调整后，切割线3与抛光后的底面2平行，将晶体1固定好，开始切割作业，切割晶片目标厚度为0.430mm，实际测量为：最厚处0.443mm，最薄处0.425mm，厚度偏差为0.018mm。

[0039] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。