[发明专利]一种单晶硅方棒平面角角度测试装置及其测试方法

说明书

本发明公开了一种单晶硅方棒平面角角度测试装置及其测试方法，包括电容测量电路、控制器、电机驱动器、显示器，旋转台，电机，所述控制器与电容测量电路连接，所述控制器与显示器连接，所述控制器与电机驱动器连接。本方法可以提醒操作人员是否需要重新对单晶硅方棒进行滚磨修正的问题，提高了硅片的质量以及生产成品率。

技术领域

本发明涉及单晶硅方棒两相邻平面角角度的测量方法和测量设备领域，特别涉及一种单晶硅方棒平面角角度测试装置及其测试方法。

背景技术

单晶硅片是信息产业中重要的基础材料，主要用于制作半导体元件，如大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件、晶体硅太阳能电池。其制作方法如下：首先，制得多晶硅或无定型硅，然后通过直拉法或区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅，再将单晶硅方棒通过滚磨和切割制成单晶硅片。单晶硅属于金刚石结构，因此在对单晶硅方棒进行切割和制作成单晶硅片时，都需要操作人员沿着一定的晶向进行操作，否则单晶硅片容易崩角或断片，或表面出现花纹，从而导致硅片质量差，可靠性差，寿命降低，同时降低了生产成品率，提高了生产成本。单晶硅棒在滚磨后，确定其是否是长方体，即每两相邻面夹角是否是90°，是一种确定晶向的有效方法。

因此，为确保单晶硅片的质量，测量单晶硅方棒两相邻平面的夹角具有重要的作用。如果单晶硅方棒两相邻平面的夹角非直角，经过滚磨后的单晶硅方棒不能按照特定的晶向切割，导致单晶硅片变脆，容易损坏。此外，由此做成的半导体器件质量变差，可靠性差，寿命降低。

测量平面角角度的方法通常利用光学方法以及视觉成像设备测定物体两面的位置，如光学自准直法、光学内反射法、激光干涉法、环形激光器法、光学超外差法等。这些光学方法要求光学成像器件具有很高的分辨率，同时，光学方法要求对准精度高，自动对准和自动化控制的实现较为困难。此外，实用新型“测量单晶硅棒端面垂直度的高度尺”(ZL201020243388.5)是利用刻度尺测量单晶硅棒相邻平面的垂直度，这种方法虽然结构简单、操作方便，但是不能实现自动化控制和显示。

发明内容

本发明提供一种单晶硅方棒平面角角度测试装置及测试方法，可以解决现有技术中单晶硅方棒两相邻平面的夹角值测试，以便提醒操作人员是否需要重新对单晶硅方棒进行滚磨加工。

本发明提供了一种单晶硅方棒平面角角度测试装置，包括电容测量电路、控制器、电机驱动器、显示器，旋转台，电机，所述控制器与电容测量电路通过信号线连接，所述控制器与显示器通过信号线连接，所述控制器与电机驱动器通过信号线连接，所述电容测量电路由9个电容传感器及信号处理电路组成，用于将电容信号转换为电压信号并输入控制器；9个电容传感器中每3个电容传感器分为一组，共分为三组；所述单晶硅方棒放置在电容测量电路的9个电容传感器中间的旋转台上；所述电机驱动器用于执行控制器的命令，驱动电机带动旋转台转动，调整电容传感器与单晶硅方棒的位置；所述显示器用于显示电容测量电路的测量值以及提醒操作人员单晶硅方棒是否需要重新滚磨加工；所述控制器通过测量三组电容传感器中第一个和第二个电容传感器的电容比，根据如下关系式求出单晶硅方棒任意相邻两平面平面角角度的平均值

其中，C_1i，C_2i分别为第i组中第一个和第二个电容传感器的电容值。