一种新型半导体单晶片应力检测仪的制作方法

本实用新型涉及宽禁带半导体单晶应力检测领域，具体涉及一种新型半导体单晶片应力检测仪。

背景技术：

晶体应力的测试方法按照对被测样品是否有损伤分为有损与无损两大类，偏光应力测试是无损检测的重要方法。

半导体单晶生长过程中，由于前期生长热场不均导致晶体内部应力较高，在晶体中存在应力分布不均的情况。半导体单晶工业量产中，需对大批量晶片进行表面应力斑分布表征拍摄，该测试手段对拍摄质量的要求是：一.晶片非应力斑处色差最小；二.避开锥光干涉的十字黑场；三.针对不同晶向，不同厚度晶片调整光源位置以及照度；四、快速记录及存档。

一般应力仪无法同时满足以上的拍摄需求，操作员手绘存档耗时且误差大，无法满足单晶片大规模产业化的表征需求，因此急需一种全自动且能快速表征并记录整片应力分布的设备。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种新型半导体单晶片应力检测仪，其可以用直观的方式快速的进行筛选判断，数据存档，该设备结构简单，便于实施，测试结果可为产业化单晶生长工艺方向提供方向性指导。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种新型半导体单晶片应力检测仪，所述应力检测仪包括机箱，所述机箱的上端面左右两侧各设置一条x轴电控滑轨，两条所述x轴电控滑轨上横向设置有y轴电控滑轨，所述y轴电控滑轨通过其底部的x轴滑块与x轴电控滑轨滑动连接；所述y轴电控滑轨上设置有单晶片固定云台，所述单晶片固定云台通过其底部的y轴滑块与y轴电控滑轨可滑动连接；机箱的后侧中部设置有z轴电控滑轨；所述z轴电控滑轨上设置有单反相机，所述单反相机通过z轴滑块与z轴电控滑轨可滑动连接；机箱内设置有控制系统，所述控制系统用于控制所述x轴滑块、y轴滑块以及z轴滑块的移动。

进一步，所述控制系统包括主控板以及与所述主控板电连接的x轴驱动器、y轴驱动器、z轴驱动器和手柄控制器；所述x轴驱动器、y轴驱动器和z轴驱动器分别与x轴步进电机、y轴步进电机和z轴步进电机电连接；所述x轴步进电机、y轴步进电机和z轴步进电机分别与所述x轴滑块、y轴滑块和z轴滑块连接。

进一步，所述单晶片固定云台包括从下至上依次连接的LED光板、聚丙烯LED压板、遮光板、起偏器以及起偏器PP上压板；单晶片固定云台上还设置有晶片放置台操作杆。

进一步，所述单反相机的镜头前设置有镜头检偏器。

进一步，所述机箱的前面板上设置有三轴控制器开关、LED灯光控制开关、晶片吸泵开关以及检偏器偏角控制旋钮。

进一步，所述机箱的底部设置有均设置有基座。

进一步，所述机箱的侧面板上设置有晶片吸泵及吸笔。

进一步，所述机箱的后面板上设置有设备电源总开关、急停按钮、三孔插座以及两孔插座。

进一步，所述单反相机上设置有USB接口。

本实用新型具有以下有益技术效果：

本申请能够充分利用机箱里的空间容量，加入吸泵，光源控制以及点胶机控制的三轴电机系统以保证相机晶片的灵活移动，避免锥光黑场对应力表征的影响，此外，单反相机可连接电脑进行数据实时传输，进行存档。同时，以上操作规范可有效避免污染及晶片损坏；在大规模产业化中可有效加快检测效率，对工艺改进提供提供指导性意义。

附图说明

图1为本实用新型实施例的立体图；

图2为本实用新型实施例的单晶片固定云台分体结构示意图；

图3为本实用新型实施例的后视图；

图4为本实用新型实施例控制系统的原理图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本实用新型进行更全面的说明，附图中示出了本实用新型的示例性实施例。然而，本实用新型可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本实用新型全面和完整，并将本实用新型的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

如图1-4所示，本实用新型提供了一种新型半导体单晶片应力检测仪，该应力检测仪包括机箱，机箱的上端面左右两侧各设置一条x轴电控滑轨7，两条x轴电控滑轨7上横向设置有y轴电控滑轨8，y轴电控滑轨8通过其底部的x轴滑块7a与x轴电控滑轨7滑动连接；y轴电控滑轨8上设置有单晶片固定云台6，单晶片固定云台6通过其底部的y轴滑块14与y轴电控滑轨8可滑动连接；机箱的后侧中部设置有z轴电控滑轨1；z轴电控滑轨1上设置有单反相机2，单反相机2通过z轴滑块1a与z轴电控滑轨1可滑动连接；机箱内设置有控制系统，控制系统用于控制x轴滑块7a、y轴滑块14以及z轴滑块1a的移动。

控制系统包括主控板以及与主控板电连接的x轴驱动器、y轴驱动器、z轴驱动器和手柄控制器4；x轴驱动器、y轴驱动器和z轴驱动器分别与x轴步进电机、y轴步进电机和z轴步进电机电连接；x轴步进电机、y轴步进电机和z轴步进电机分别与x轴滑块7a、y轴滑块14以及z轴滑块1a电连接。

单晶片固定云台6包括从下至上依次连接的LED光板15、聚丙烯LED压板16、遮光板17、起偏器18以及起偏器PP上压板20；单晶片固定云台6上还设置有晶片放置台操作杆19。待检测的单晶片21放置在起偏器PP上压板20上。

单反相机2的镜头前设置有镜头检偏器13。机箱的前面板上设置有三轴控制器开关9、LED灯光控制开关10、晶片吸泵开关11以及检偏器偏角控制旋钮12。机箱的底部设置有均设置有基座5。机箱的侧面板上设置有晶片吸泵及吸笔3。机箱的后面板上设置有设备电源总开关23、急停按钮24、三孔插座25以及两孔插座26。

单反相机上设置有USB接口，该USB接口通过USB数据传输线27与电脑连接，通过电脑进行实时拍摄及传输，测试结果存储存档。

本申请的工作环境需避免脏污并避开干扰光源，该设备的测试环境为黑暗洁净间。由于相机拍摄过程中存在锥光干涉效应，使得相机拍摄时视场存在十字黑场，该黑场位置以及色深可通过调整相机和晶片相对位置，以及起-检偏器相对角度进行调整；为满足拍摄需求，通过手柄控制器4调节晶片和相机的相对位置，通过对三轴进行调整，相机相对单晶片固定云台6沿着z轴滑块1a的可移动距离地面范围为40-70cm，所述晶片放置云台6在x-y平面内沿x轴移动范围为±20cm,沿y轴移动范围为±20cm。

本申请的工作过程如下：

根据晶片尺寸选择尺寸不同的起偏器PP上压板20，然后对单晶片固定云台6进行组装。

打开电源总开关23，待检测的碳化硅单晶片放置于CPL起偏器上，接通电源后，按下机箱板上LED灯光控制开关10，LED光板15打开，光线自下而上通过遮光板17，起偏器18，待检测的单晶片21，镜头检偏器13，单反相机2。

开启单反相机2电源开关，按下晶片吸泵开关11，晶片吸笔开始抽真空，调节检偏器偏角控制旋钮12，旋转相机镜头检偏器偏角，使得相机拍摄屏上显示状态为黑色消光。

使用手柄控制器4上启动按键，使得三轴点胶机处于复位状态；

使用晶片吸笔吸取晶片，放置晶片到单晶片固定云台6上，单晶片固定云台6可沿y轴滑块14的竖直轴向旋转，根据不同晶锭各异的切割角度，调整云台偏角，使得入射光线和生长面垂直。

调试测试锥光暗场强度及位置，若锥光黑场仍位于晶片中心且颜色较深，则通手柄控制器4，调整单晶片放置云台6相对机箱X-Y轴的位置，通过手柄控制器4，调整相机Z轴高度，扩大视场范围，通过旋转检偏器偏角控制旋钮12，可调节相机镜头检偏器相对起偏器18的旋转角度，使得镜头检偏器13在消光位置适当回转(10°以内)，以此减小十字黑场的色场深度，使得非应力斑处色差最小。

在最佳三轴位置拍摄后，通过USB数据传输线27,通过电脑进行实时拍摄及传输，测试结果存储存档。

测试操作完成，将三孔插座25和两孔插座26外部部件拔去，调节手柄控制器4使得相机复位，关闭设备电源总开关23，关闭电脑。

上面所述只是为了说明本实用新型，应该理解为本实用新型并不局限于以上实施例，符合本实用新型思想的各种变通形式均在本实用新型的保护范围之内。