一种将处理的单晶工件固定到加工设备的方法

一种将处理的单晶工件固定到加工设备的方法
【专利摘要】本发明涉及一种将单晶工件（1）固定到夹持装置（2）上的方法，夹持装置（2）包含一个用于在加工设备（6）上安装夹持装置（2）的装置表面（4）；其特征在于该方法包括以下步骤：测量与工件表面（5）相关的所述单晶工件（1）的晶体方向；根据与所述工件表面（5）相关的所述单晶工件（1）的晶体方向，在夹持装置（2）上形成一个夹持表面（3）以紧邻地接纳所述工件表面（5），从而限定与夹持装置（2）的装置表面（4）相关的单晶工件（1）的晶体方向；以及，将所述工件表面（5）粘到所述夹持表面（3）上。
【专利说明】—种将处理的单晶工件固定到加工设备的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种将单晶工件固定到夹持装置上的方法，夹持装置包括安装面，该安装面用于将夹持装置安装在加工设备(例如切割设备)上，以使单晶工件可以在所述加工设备中精确地被处理。
【背景技术】
[0002]本发明尤其涉及到用于切割晶体材料，例如蓝宝石晶体，包含硅或者硼的晶体等等。在晶片工艺上，单晶工件(通常是锭、晶锭或者核心)被切成薄片用于进一步的处理。
[0003]当蓝宝石晶体形成后，会存在一个晶锭:通过合成方式产生的单晶体锭。晶锭的晶体方向由X-射线衍射决定。一旦晶锭的外表面晶体方向和3D模型形成,核心(圆柱体)就以与已经确定的晶体方向一致的方向从带有空心钻的晶锭钻出。经过钻孔处理后，核心被研磨或被抛光。遗憾地，核心的机械(几何)轴与晶体轴线方向的真实角度不在误差范围内。
[0004]当用线锯切割晶体材料时，切削平面和晶体结构的平面之间的角度是非常重要和关键的参数。挑选错误的方向可能造成锯线被推向一边，进而造成曲线切割。尤其是用于硅的外延生长的蓝宝石，切削平面必须十分平。结果发现，最理想的切割是在蓝宝石晶体的M-平面的偏斜角0°到0.35°和蓝宝石晶体的A-平面的偏斜角0°到0.2。进行切割。
[0005]蓝宝石是一种化学式为AL2O3 (即三氧化二铝或氧化铝)的结晶材料。沿着(不必须完全平行)C-平面切割蓝宝石，可以形成用于生产LED的材料的外延生长。
[0006]核心胶合在夹持装置上，也称作牺牲盘，这也是在与支持盘胶合。在切割过程中，一般的定位如下:晶体在下，夹持装置在上。在切割过程中，锯线像弓一样弯曲。这意味着，在切割过程的最后，牺牲板被锯线切去，因此它的名字叫牺牲板。所以，夹持板形式的夹持装置只能使用一次。
[0007]如上所述，蓝宝石的应用领域之一是在外延生长，特别是用于生产的LED (发光二极管)。外延是指在单晶衬底上沉积单晶膜的方法。沉积的薄膜称作外延膜或者外延层。外延薄膜可以从液体或者气体前体生长。由于基板作为晶种，沉积薄膜具有与基板相同的晶格结构和方向。这与其它的薄膜沉积方法不同，其他的沉积方法沉积多晶或非晶薄膜，甚至是在单晶衬底沉积。如果薄膜在组分相同的衬底上沉积，该过程被称为同质外延，否则它被称为异质外延。
[0008]在LED和半导体技术中，蓝宝石作为外延薄膜的生长衬底，例如硅，氮化镓和(或)GalnN0对外延薄膜的生长需要避免缺陷，那么衬底的表面方向和各晶体平面之间具有精确匹配是很重要的。因此，将蓝宝石的核心切割成多个晶片的切割是与晶体平面平行的。然而，从晶体平面在一个特定的角度/方向的轻微偏差是可取的，这可优化切割性能。与晶体方向相关的切割平面所需的方向也取决于基底膜组合。
[0009]下面介绍一些公知的用于在切割过程之前定向晶锭的方法。
[0010]JP10337695A公开了一种从半导体单晶锭制造晶片的方法，半导体单晶锭附着于夹持装置的夹持表面。然后，夹持装置通过其安装表面(即与支持表面相对的面)固定到安装板(如图5所示)。为了使与切削平面相关的单晶体的角度达到预定的角度，安装表面被通过研磨步骤(如图3所示)调整。然而，夹持表面是单晶体及其晶体方向独立的、标准的圆柱形。因此，夹持面在任何时间都不能被操作。这种解决方案的缺点包括，夹持表面的形状不能单独地被调整到工件表面，以及其安装表面在研磨步骤的过程中被改变，这可能会对与安装板相关的形状配合连接造成不良影响。这两个方面可能会导致与切削平面相关的晶轴明显失调。
[0011]US2006032430A1公开了一种测量、定位和固定普通支撑物上的单晶体的方法。当锯切时，可以通过适当安排辅助支撑物，使在顺向送料方向上确定晶轴的方向产生效果。这个程序是复杂的，因为辅助支撑物必须以适当的方式安装在普通支撑物和单晶体上，这导致不期望的机械位移。而且，当晶轴脱离切削平面时，只能在一个维度上进行补偿。因此，这种方法不能解决独自地获得与切割方向或切割面相关的正确的晶轴三维准线的问题。
[0012]DE2752925A1公开了一种复杂的装置，该装置用于矫正与平面支持装置(二维支持面)相关的工件的晶轴。所述支持面保持不变。随后，工件胶合到支持装置。它的缺点是矫正装置复杂以及胶合步骤中可能出现不希望的位移。
[0013]切割工件的其他方法和技术背景在EP1568457A1, JP2007118354A, US4819387A, US5720271A, US5839424A, US2004084042A1 和 TO2009028756A1 中有公开。
[0014]平行于核心或者晶锭的长轴的研磨平面标记一定的方向。当切割晶锭时，晶片将显示沿着圆周的丢失数据段的标记。
[0015]为了平面研磨，需要将晶锭安装到支撑物上，从而使主轴线水平运行。对于所谓的C型晶锭，主轴线是C-方向(图4)。用于C型晶片的平面方向通常是A方向。因此，在初始阶段，标记A方向，然后将晶锭安装到支撑物上，这样标记方向指向上面。
[0016]在这个位置，为了希望的平方向，测量和调整晶锭。安装在支持物上的晶锭被送入研磨器后被返回重新检查。如果标记方向不在所希望的精确度范围内，可以改正调整和重复研磨步骤。当使用个别研磨器改正系统偏差时，改正步骤的数量可以最小化。
[0017]上述方法的特征在于，为了获得在锯上的晶锭的正确准线，相对地，通过使用研磨器形成晶锭的表面。
[0018]进一步陈述关于将蓝宝石核心胶合到支持板的在先技术。为了纠正任何晶轴和核心机械轴的角误差，核心和支持板以某个角度胶合在一起。步骤一，胶施加于支持板。然后，核心在相对于盘子有一个角度的位置被夹持并且会测量出准确的角度值。在上胶之前，通过X射线衍射测量晶轴和核心机械轴的角误差。核心机械轴和支持板之间的角度是可以测量的。只要相对于支持板的核心机械轴在希望的角度之内，核心机械轴和支持板之间的角度是可以纠正的。现在，经过一段时间以固定胶水。由于支持板和核心之间的角度，它们是胶水厚度不同的区域。
[0019]上述方法的特征在于通过试错胶合步骤来调整锯的晶锭准线。
[0020]另外一种已知的方法是基于核心堆积确定方向。核心通常小于300毫米以使一个以上的核心适于锯装置。使用堆积机(例如通过EFG Berlin生产)用于建立大规模的具有单独性和一贯性的定位核心组件。然后，将该组件胶合到适合支持的锯装置，以此作为一个切割整体。
[0021]堆积过程从标记基准方向开始，基准方向通常是倾向于C-型晶体的A-方向。在标记方向时，塑料束粘到核心上，这样可以提供足够大的接触面以便后续胶合。
[0022]和塑料束一起的核心被安装在调节支持物上，该支持物与一个可转动盘相连。然后，进行测量以及调整所需的方向。此后进入一个新的阶段以用于另一个核心。
[0023]每一个阶段包括用于2〃一 10〃各种尺寸晶锭的环和适配器。12〃晶锭的安装不需要使用适配器。对于晶锭方向的调整，有两套螺钉用于每一个阶段。该方向的变动范围大约是I一1.5度。
[0024]通常使用环氧树脂将样品胶合到支持板上。树脂固化后，堆积的装置可以被拆卸。然后所得到的组件可以被安装在用于切割晶片的线锯上。
[0025]上述方法的特征在于，在调整定位的胶合过程后，通过机械调整可移动的支持物来实现校正锯的晶锭准线。
[0026]这些现有技术存在以下缺陷。将核心(或晶锭)十分准确地定位到支持板上是困难(通过EFG需要使用巨大的装置)和繁琐(该位置必须通过螺丝或类似装置来改变)的。当胶固化时所需要的位置必须固定。这意味着，只要胶没有固化，用于定位核心的定位装置就不能使用。通过使用机器人手臂不能使核心被定位，因为机器人手臂不能长时间的保持一个状态。机器人手臂不得不一直再调整其状态，这导致机器人手臂不适合胶合。

【发明内容】

[0027]本发明的目的是为了提供一种将至少一个单晶体工件固定到夹持装置的新方法，该方法给予与夹持装置相关的工件精确定位。该方法不需要现有技术中的定位装置/调节支持物。该方法可靠、省时和省钱，并且可以提供一个有力的工件与夹持装置的组件。该组件可以精准地界定与加工机器相关的工件的晶体方向。
[0028]本发明的目的是通过权利要求1的前序特征部分所述的方法来实现的，步骤如下:测量与工件表面相关的所述单晶工件的晶体方向；根据与所述工件表面相关的所述单晶工件的晶体方向，在夹持装置上形成一个支持表面以紧邻地接纳所述工件表面，从而限定与夹持装置的装置表面相关的单晶工件的晶体方向；以及将所述工件表面粘到所述支持表面上。
[0029]从以下阐明的本发明方法步骤，显而易见上述步骤是本发明的最优选，例如如下顺序:测量单晶工件的晶体方向，根据晶体方向在夹持装置上形成一个夹持表面，将工件表面粘到所述夹持表面上。这给予各自的单晶体工件一个最佳的个性化适应。
[0030]这样形成的夹持表面，就可以获得与安装表面相关的所希望(或预先制定)的晶体方向。然后，当工件适当地邻接夹持表面时，夹持表面确定与安装表面相关的单晶体工件的晶体方向。
[0031]根据本发明的解决方案，在夹持装置上所形成的夹持表面用于接纳核心的外表面。在成型步骤中，三维胶合模具产生于原料夹持盘。现在，核心可以放置在夹持装置上，这样核心的表面与夹持装置的夹持表面结合，并且不需要机械辅助工具固定夹持装置与核心晶轴线之间的角就可以将核心胶粘到夹持装置上。当核心放置在夹持装置并开始与夹持装置接触时，晶轴线在所希望的方向延伸，夹持装置上的夹持表面就形成了。
[0032]与现有技术相比，相对于调整晶锭或者使用复杂结构的定位装置，夹持装置的形成或者改编，均是更容易、省时和省钱。本发明的优点在于夹持装置的简单性和有效性，因为当固定工件时，夹持装置不需要任何附加的定位装置。由于夹持表面已经具有在夹持装置内的“正确”方向，只须将工件放置在夹持表面上。术语“正确”方向是指当工件邻接夹持表面时，形成与安装表面相关的所希望的晶体方向。
[0033]与现有技术相比，特别是JP10337695A，不是操作安装表面，而是根据与工件表面相关的工件的晶体方向形成用于接纳工件的夹持表面。与现有技术相比它的优点在于，夹持表面的形状分别适合于通常不是完美圆柱体的工件表面。
[0034]此外,根据本发明的一个实施例，这样的夹持表面可以适应工件表面，夹持表面仅局部地接触工件，例如，通过多个方位定点装置，它们可以更好地均匀分布在夹持表面上。当工件和这些方位定点之间没有胶层时，这可以使工件准线更精准。同样，这些方位定点可以改编使得它们可以与工件表面最合适的部分接触，例如，工件表面的其他部分被以水平的方式配置。
[0035]由于安装表面可以是十分平的，能够很好地与线锯配合，或者作为选择，安装表面可以是复杂的形状，能够精确地与线锯或者鞍座配合，鞍座不利于改变安装表面。根据JP10337695A所描述的方法，将核心定位在所希望的位置是很困难和复杂的。如果在所希望的位置上，夹持表面和核心不是稳定地接触，当核心与夹持表面接触/胶合(这需要复杂的设备保持它在绝对正确位置上，这正是本发明要防止的:使用复杂设备)或者在锯切过程中，核心将很容易从这个位置滑落。在线锯的压力下，胶会在适当的时候让核心移动。
[0036]本发明的方法防止不希望的与切削平面相关的晶轴的角误差，并通过很少的方法步骤提供简单的校准/固定程序。其他现有技术根本不操作/改变夹持装置本身，而是依靠复杂的校准和固定步骤。
[0037]与JP10337695A相比，本发明的进一步优点是，提供更精准的校准。JP10337695A中的核心胶合到第一盘后，第一盘胶合到第二盘将导致误差。相反，本发明系统允许，在夹持表面打孔之前，安装盘(用于安装线锯)通过其安装表面夹裹夹持装置。因此，在本发明的实施例中，不会发生这种误差。JP10337695A的另一个误差是，在核心胶合到第一盘后，组件必须定位在铣床上。但是现在在核心的圆面与待研磨的平面之间的角度必须确定。这是有问题的，因为即使在不使用槽口(这不是一个十分平的表面)的时候，圆形核心上依旧没有好的参考点。
[0038]平的安装表面必须研磨得非常平坦，以精确给线锯里的核心定位。这样的平面通常只能使用平钻才能实现。这意味着，平钻核心必须使用例如五轴系统来定位，而且必须由手工完成。通过铣床获取非常平的表面，这是一个非常复杂和耗时的过程。这个过程困难、昂贵和不准确。
[0039]由于本发明的夹持平面不是平的，而是适应于工件表面，它可以使用例如手磨精确地制成，允许研磨任何所希望的形状的表面。此外，由于只有几个方位定点或线，这可以限定核心的准确位置，只有这些点或线是需要高度精确的。因此，这没有必要使用多轴系统。这能很简单地通过使用例如仅仅一个轴形成夹持装置的夹持表面，在普通的铣床上将安装盘和夹持装置放置成三明治结构。
[0040]由于JP10337695A中第一盘的安装表面必须要研磨，因此在研磨过程中，核心盘组件必须通过核心获得支持。这对核心来说显然是很危险的，因为支持力必须足够大。同时，根据JP10337695A的每一个核心必须被单独地、多次地处理。[0041]采用本发明方法，根据从工件的机械轴产生的晶轴偏差，只有夹持装置的夹持表面必须被机器切削。在圆柱形工件情况下，例如蓝宝石核心，圆柱轴线或者侧的工件表面可以作为几何参考方向使用。在一般情况下，工件表面通过作为几何参考方向的夹持装置的夹持表面被接纳。
[0042]本发明方法可以减少测量晶轴与工件表面之间的角度、加工与工件表面相对地的夹持装置上的夹持表面和胶合工件表面与夹持表面的步骤。
[0043]优选的是，在所述夹持装置上的所述夹持表面形成之前，与测量与所述工件表面相关的所述单晶工件的晶体方向相关的数据可以馈入可编程成型机。从那些数据将三维夹持表面做成模型，三维夹持表面转移到夹持装置的原材料。这允许容易、自动的夹持表面机械加工。
[0044]单晶工件可以是锭、晶锭、待研磨或者待切割的单晶体、圆柱体形状或者其他任何几何形状单晶样品的核心。
[0045]这可以允许不仅一个而且多个核心固着到一个夹持装置上。这些核心是经过挑选的，限定它们晶体方向，确定倾斜和倾斜面方向，测量它们的几何参数(就圆柱的长度和直径来说)。这些核心数据和正确方向可以被编程到铣床。用于每个核心的凹处随着所希望的分支和倾斜被研磨进入夹持装置。最后，这些核心被胶粘到通过夹持表面限定形成的凹处。
[0046]切片过程就在正确的分支和斜度上展开了。粘在夹持装置上的工件组件可以用手工的、半自动或自动的机器工具定位，例如线锯，铣床，钻床或磨床，等等。为了限定在核心和夹持表面的胶的体积，在邻近工件表面的夹持表面至少要形成一个凹处。这可以通过在夹持表面上形成突起或凹陷来实现。通过上述任何一种方法，运用到夹持表面的胶的剂量可以被准确计量以填充该体积。这样做，工件在没有胶的情况下靠近突起，相当于中间层。这使得定位更加准确，因为不会有胶产生的定位误差。夹持表面上的渠道可以让多余的胶流出，如果在突起中放置了超过所需要体积的胶。
[0047]夹持装置可以直接安装在机器工具例如线锯上。或者，夹持装置可以被胶粘在附加的安装支持部件例如安装盘上(也被称作支持盘)。由于切割锯不会切割安装支持部件(并且安装支持部件不必为每件工件单独加工)，该支持部件可以用更坚固的材料制成，例如钢材。可以在夹持装置和安装支持部件之间设置一个附加的中间盘，用来适应特殊的安装支持部件。该中间盘并非必须且通常只在安装支持部件很重或很昂贵或为了有一个更简单的胶粘盘的情况下才使用。该中间盘可以螺纹连接到安装支持部件上。
[0048]可以有多个核心胶粘到一个盘上。由于所有的核心不会有相同的配合误差，可以采用多个夹持表面。
【专利附图】

【附图说明】
[0049]该发明更多的实施例在附图和从属权利要求中加以介绍。引用序号列表也构成本公开的一部分。
[0050]以下结合附图详细说明本发明。
[0051]在附图中:
[0052]图1表示一个带有核心的单晶锭，该核心通过中空钻的方式制成。[0053]图2表示一个单晶核心。
[0054]图3表示蓝宝石晶体结构的A平面和M平面。
[0055]图4表示蓝宝石晶体结构的C平面和R平面。
[0056]图5表示在夹持装置上装有工件的线切割设备。
[0057]图6表示具备两个夹持表面的创新的夹持装置。
[0058]图7表示安装有三个工件的创新的夹持装置。
[0059]图8表示带有一个工件的图示的X射线衍射设备。
[0060]图9表不用于形成夹持表面的成型机器。
[0061]图10，11和12表示在横截面上，胶粘在夹持装置上的工件。以及
[0062]图13和14表示胶粘在带有切割面的夹持装置上的工件。
[0063]引用序号列表
[0064]1:单晶工件 2:夹持装置 3:夹持表面 4:装置表面
[0065]5:工件表面 6:加工设备 7:突起8:渠道
[0066]9:成型机器 10:定 位销11:切割设备的线锯
[0067]12:安装盘 13:X射线管 14:检测器15:晶锭
[0068]16 胶
【具体实施方式】
[0069]接下来，用一个蓝宝石工件来说明本发明，但是该发明的创意可以应用于任何其他晶体(例如包含硼或硅的晶体)。
[0070]图1显示从熔汤拉升的蓝宝石锭或晶锭15。在拉升过程中，该晶锭被缓慢滚动。该过程又被叫做直拉生长法。然而通常，会运用泡生法，其中一个冷的棒状物会被浸入熔汤，结晶过程在该棒状物末端开始，同时棒状物周围的熔汤缓慢地冷却下来。
[0071]该晶锭的三维外部表面被模型化，且晶体方向根据外部表面的方向加以测试。当晶体方向和晶锭的外部表面的三维模型制作好后，核心就被用中空钻从晶锭中钻出。图1显示在晶锭15中被钻后的空洞。选择钻的方向时，将结合晶锭15的晶体方向，目的是取得几何轴与晶体轴匹配的圆柱。不巧的是，在大多情况下，晶体轴与核心的机械轴之间都存在偏差，且晶体轴的方向不在允许的误差范围内。
[0072]图2显示了从晶锭15钻出的圆柱型的单晶工件I。工件表面5被粘在夹持装置上。
[0073]图3和图4显示了没有原子排列的蓝宝石晶体结构。图3中，显示了所谓的A平面和M平面，以及与相应的平面相垂直的A轴和M轴。图4显示了 C平面和R平面以及相应的晶体结构的C轴和R轴。研究发现该切割在与蓝宝石晶体M平面成O度到0.35度且与A平面成O到0.35度的补偿角时，切割能理想地完成。然而，通过本发明的创新方法可以准确地调整到任何其他想要的方向(包括平面外的方向)。根据晶体的类型和它的应用，可以选择合适的切割平面(以及它们语晶体平面的确切的偏离)。
[0074]图5显示了用于切割单晶工件I的线切割设备6。工件I粘在夹持装置2上，夹持装置2安装在设备6上。运行多线安排切割工件。通常工件I被放置在夹持装置2下方，线11被引导在从工件I的底部直到顶部。[0075]图6显示一个盘状的夹持装置2，包括一个安装表面4用以将夹持装置2安装在加工设备6上，例如，图5中的线切割设备。在相反的一边，夹持装置2有夹持表面3用以与两个单晶工件I相接触。夹持表面3与粘在它上面的相对应的工件表面5很恰当地配合。正如图6 (以及图9至14)中可以看到的，夹持表面3由夹持装置2挖深制成的。夹持表面3的形成为工件I产生了一个三维的胶合模(容器)。
[0076]夹持装置2可以用任意材料制作，最好是易于加工的材料例如塑料，最好是纤维增强塑料。
[0077]对每一个工件I，根据与工件的工件表面5相关的工件I的晶体方向，单独地形成夹持表面3，每一个工件I胶合到所单独形成夹持表面3。夹持表面3与工件I接触，因此确定工件I的与夹持装置2的安装表面4相关的晶体方向。当工件I被放置在夹持表面3上时，工件表面5邻近夹持表面3，因此确定一个确切的方向。
[0078]正如从图6看到的,两个夹持表面3有着相对于安装表面4的不同的方向。这说明对于两个不同的工件1，在晶体方向和机械方向上有着不同的偏差。图6中的虚线表示夹持表面3的底线。
[0079]这里介绍一下本发明关于圆柱工件的内容。但是，该创新的观点适用于任何形状的工件，特别是矩形，例如硅砖。
[0080]图7显示了在夹持装置2上安装了三个不同工件的夹持装置2。每个工件I有着不同的与机械轴相关的晶体方向，正如从核心的虚线顶部所看到的。但是，如图中虚线和虚线上的箭头所表示的，所有的工件I的关于参考平面4的晶体方向是相同的。
[0081]安装平面4固定在安装支持部件12上，例如一个安装盘，用来将组件安装在加工设备6 (图5)内.还可以将夹持装置2的安装表面4直接安装到加工设备6上。图6中的安装表面4不必须是平的。实施例中的安装表面可以是任何其它形状。多的安装表面也是可以的。例如，安装表面4可以由安装缺口或任何其他装置(直接或间接)与机器工具相连接。
[0082]夹持装置2通常被胶粘在安装盘12上。这种胶通常是双组分环氧树脂，在加热到摄氏70度以上就会失去粘结力。切割步骤之后，带有夹持装置2的安装支持部件12被放到热水中以拆除夹持装置2.该安装支持部件12可以重复使用。
[0083]下面，将详细介绍将工件I定位并固定在夹持装置2上的方法。图8显示通过X射线衍射测量工件I相对于其外部表面的晶体方向的方法。X射线源13将X射线束定向到工件I。所获得的数据能够确定晶体方向。
[0084]下一个步骤，根据与工件I的工件表面5相关的所述单晶工件I的晶体方向，在夹持装置2上形成夹持表面3。在图9的实施例中，该步骤由一台可编程的机器9完成，最好是一台铣床。与晶体方向和机械方向有关的数据和工件I的形状在加工步骤之前已经输入到该加工机器9中。一个三维的夹持表面3根据这些数据被模型化并传输给夹持装置2的原材料。正如图9的三维协调系统所示，铣床的钻头在三个方向上都可以移动。在加工步骤中，一个原始的夹持盘会形成一个三维的胶模(见图6)。
[0085]当夹持表面3 (或多个夹持表面)在夹持装置2上完成时，工件I被胶粘在与夹持表面相对应的工件表面5上。工件I被均匀地压在覆盖有胶的夹持表面3上。夹持表面3的形状和方向确定了单个工件I的与基准表面4相对应的晶体方向。[0086]在胶水的固化过程中，工件I可以被压到夹持装置2上。
[0087]图10显示，从横截面上看的一个优选的实施例，即工件I通过胶16的方式被胶粘在夹持装置2上。更优选的,采用环氧胶,例如一种双组分的环氧胶。然而,任何其他类型的胶也可以采用。
[0088]夹持表面3具有容纳胶水的凹处。在图10的实施例中，夹持表面3由向工件表面5延展的多个突起7构成，与表面3相平行。突起7接触工件表面5且胶水16被分布在突起7之间的空间(凹处)。该实施例使得工件I有准确的定位，因为突起7构成的接触位置准确确定了工件I的终止晶体方向。该实施例可以避免在胶水固化过程中由于胶水的厚度和(或)胶水的收缩而导致的误差。
[0089]图11显示另一个优选的实施例，其中夹持表面3包含有至少一个渠道8。多余的胶水16可以从渠道18中排出。
[0090]图12显示的实施例中工件表面5的一部分有着平的形状。正如前文提到的，工件表面任何形状都是可能的。夹持表面3的形成与相应的邻近的工件表面5没有关系。
[0091]图13和14显示了胶粘在夹持装置2上的工件I组件。虚线和带点的线显示了将来安装到线锯上的切割平面。
[0092]下面介绍优化线切割之间间距的方法。在夹持装置2上的工件I之间的空间可以通过线之间的间距来优化。这意味着如果不关注该空间，工件的第一个和最后一个晶圆的线切割可能不能获得可用的晶圆(见图13)。在图14中，沿着虚线的切割会形成5个合适的晶圆。沿着点画线的切割会形成6个合适的晶圆。
[0093]显然，第二个核心的位置可以通过相同的方式优化。
[0094]在横向的固定:为了获得上述优点，核心需要在横向上被固定(在上述附图中从左到右)。这可以通过设置一个核心所抵接的定位销10来实现，例如确定一个表面(见箭头)。
[0095]其他在横向上固定核心的定位装置10可以用以下方式提供:一个夹子，橡皮筋，硬化(熔胶)或固化(瞬间胶，硬质石膏)非常快的胶等。
[0096]也可以用以下方法来纠正线锯的不完美之处。线切割性能中的任何误差都能够被测量和纠正。在初始测量中，切割平面的精确方向会被确定，与理论平面的误差可以被用来通过正确的切割平面与核心完美地对齐。
[0097]如果核心有一个旋转对称(通常如此)，核心会提供一个平面(见图12)或缺口(凹口平行于核心的机械轴)。夹持表面可以被做成与该平面或缺口相邻接，从而确定核心的方向。
[0098]本发明不仅限于以上说明的实施例。特别是，应用领域不仅限于蓝宝石晶体。本发明可以应用于任何类型的晶体的加工(切割，铣，钻，磨，等)。这当中包括各种电子设备或太阳能电池应用的半导体晶体、硅晶体。很显然，本发明的方法和夹持装置可以用于各种机器，例如钻床，抛光机，研磨机等。本发明和以下权利要求也包括一种方法和夹持装置2其中夹持装置2没有被加工在工件I被测量晶体方向后但其中提供了一套不同的夹持装置2目的是使得用户为单独的工件I选择合适的带有单独的夹持表面3的夹持装置2。本发明还包括有着软的上部分的半成品夹持装置2，当压制用的圆柱形将所要求的形状压制成上述部分，该部分会变硬，其中所述圆柱形有着晶体工件I的形状且其中圆柱的方向在被压制成软的上部分时是不受工件I的晶体方向(最终自动)控制的。
【权利要求】
1.为在一个夹持装置(2)上固定单晶工件(1)的方法，夹持装置(2)包含一个在加工设备(6)的指定方向上安装夹持装置的装置表面(4);其特征在于该方法包括以下步骤: 测量与所述工件(1)的工件表面(5)相关的所述单晶工件(1)的晶体方向； 根据各个与所述工件(1)的工件表面(5)相关的所述单晶工件(1)的晶体方向，在夹持装置上形成一个夹持表面以紧邻地接纳所述工件表面(5)，从而限定该单晶工件(1)与夹持装置(2)的装置表面(4)相关的晶体方向；以及 将所述工件表面(5)粘到所述夹持表面上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于形成所述夹持表面(3)的步骤由可编程成型机器(9)完成，最好是一架磨床。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于与测量所述关于单晶工件(1)的工件表面的晶体方向有关的数据在加工所述夹持装置(2)的所述夹持表面(3)之前被输入到可编程成型机器(9)中去。
4.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于在所述夹持表面(3)上形成至少一个凹处以存放胶。
5.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于在所述夹持表面(3)上形成至少一个渠道(8)以排放多余的胶。
6.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于所述夹持表面(3)上有一个定位销(10)以将单晶工件(1)定位在夹持装置(2)上。
7.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于所述夹持装置(2)由一个盘子组成。
8.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于单晶工件(1)有一个圆柱的外形，且所述夹持表面(3)与单晶工件(1)的侧面相接触。
9.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于所述单晶工件(1)是蓝宝石。
10.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于多个单晶工件(1)被固定在夹持装置(2)上，且每一个单晶工件(1)的与其工件表面(5)相关的晶体方向都会被测量，并且包括以下步骤: 对每一个单晶工件(1 )，根据与所述单晶工件(1)的工件表面(5)相关的所述单晶工件(O的晶体方向； 在夹持装置上(2 )形成一个单独的夹持表面(3 )以紧邻地接触相应的工件表面(5 )，从而限定与夹持装置(2)的安装表面(4)相关的全部单晶工件(1)的相同晶体方向；以及 将每一个单晶工件(1)的工件表面(5)粘到相应的夹持表面(3)上。
11.一种将单晶工件(1)切割成片状的方法，其特征在于该方法包括前述任何一项权利要求所述的方法，还包括以下步骤: 将单晶工件(1)放到配备有锯的夹持装置(2)中；以及 锯割单晶工件(1)。
12.用于固定单晶工件(1)的夹持装置(2)，该夹持装置(2)包括: 一个在加工设备(6)的指定方向上放置夹持装置(2)的装置表面(4);以及 夹持表面(3)以紧邻地接触粘在夹持表面(3)上的单晶工件(1)的工件表面(5)，其中所述夹持表面(3)根据与工件表面(5)相关的单晶工件的晶体方向而各自形成，从而确定该单晶工件(I)与夹持装置(2)的装置表面(4)相关的晶体方向。
13.根据权利要求12所述的夹持装置，其特征在于在所述夹持表面(3)上至少有一个凹处以存放胶和/或在所述夹持表面(3)上至少有一个渠道(8)以排放多余的胶。
14.根据权利要求12或13所述的夹持装置，其特征在于所述夹持表面(3)上有一个定位销(10)以将单晶工件定位在夹持装置上的位置。
15.根据权利要求12所述的一系列夹持装置(2)，有着不同方向的夹持表面(3)以选择合适的夹持装置(2)，以用于 权利要求1所述的方法。
【文档编号】B28D5/04GK103501975SQ201280021612
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年4月17日 优先权日:2011年5月5日
【发明者】佩尔·泽罗曼, 格尔曼·贝亚特 申请人:梅耶博格公司