[发明专利]一种半导体衬底片连续径向加压装置

说明书

本发明提供了一种半导体衬底片连续径向加压装置，其特征在于包括：底座、导轨、刚性支撑件、样件夹持机构、加压刚性件、弹簧和一维位移台；所述导轨设置在底座的上表面，并沿着与底座上表面平行的方向延伸；所述一维位移平台通过弹簧和加压刚性件连接，并带动加压刚性件沿着与底座上表面平行的方向平移；所述刚性支撑件固定在样件夹持机构远离加压刚性件的一侧；衬底片的定位边与底座平行，竖直放置于样件夹持机构，并固定在与底座上表面垂直的平面内。上述装置，通过一维位移平台压缩弹簧，将位移转量换为压力，加压过程柔和且可控性、连续性良好；样品夹持装置可保证加压方向，避免弯曲扭力的产生所导致的衬底片破片。

技术领域

本发明涉及一种半导体衬底片连续径向加压装置，特别是用于半导体衬底片应力标定的连续径向加压装置。

背景技术

半导体衬底片是光电器件的基础，新一代半导体衬底片技术是新能源汽车、太阳能电池以及5G通信等领域战略性关键技术。衬底片加工伴随残余应力的产生，残余应力过大会导致衬底片出现裂纹甚至破片。对半导体衬底片中的残余应力表征时，需要对测量结果进行标定，而标定过程一般在透射模式下，对衬底片进行连续径向加压。目前半导体衬底片的主流尺寸为4寸和6寸，厚度为几百微米，对于这类大而薄的硬脆性材料，所能承受的弹性应变很小，如果加压的方式方法不当，很容易造成衬底片破片。

目前，在已发表的相关论文和专利中，美国Hinds公司的Theodore C.Oakberg在“Measurement of low-level strain birefringence in optical elements using aphotoelastic modulator”中对60×20×6mm的石英玻璃通过胶粘剂在玻璃两端用绳索牵引，一端固定，另一端通过滑轮悬挂重块来施加拉力，该方法不适合半导体衬底片，因为衬底片的厚度仅为几百微米，粘胶很容易脱落，无法有效施加拉力；兰惠在“用径向加压法测定玻璃的应力光学常数”中通过杠杆一端悬挂砝码的方式来加压，该方法也不适合半导体衬底片。原因是，衬底片很薄，杠杆与衬底片圆周面的接触近乎于点接触，压力的施加方向不稳定，产生的压力与理论值相差较大，而且由于加压方向偏折产生的弯折扭力很容易造成半导体衬底片破片。

综上所述，目前缺少用于应力标定的一种半导体衬底片连续径向加压装置。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是，提供适用于在透射模式下对半导体衬底片应力标定的连续径向加压装置。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种半导体衬底片连续径向加压装置，包括：底座、导轨、刚性支撑件、样件夹持机构、加压刚性件、弹簧和一维位移台；

所述导轨设置在底座的上表面，并沿着与底座上表面平行的方向延伸；所述一维位移平台通过弹簧和加压刚性件连接，并带动加压刚性件沿着与底座上表面平行的方向平移；

所述刚性支撑件固定在样件夹持机构远离加压刚性件的一侧；衬底片的定位边与底座平行，竖直放置于样件夹持机构，并固定在与底座上表面垂直的平面内；

所述一维位移台带动加压刚性件挤压衬底片，使弹簧发生弹性形变x，加压刚性件对衬底片施加大小为kx的压力F，其中k为弹簧的弹性系数；根据压力F可以计算出衬底片中心处的应力σ：

其中，d为衬底片的厚度，D为衬底片的直径,K为与材料相关的常数。

在一较佳实施例中：所述一维位移平台通过一维位移平台转接件与弹簧连接。

在一较佳实施例中：所述一维位移平台转接件包括与底座上表面平行的第一部分，以及与底座上表面垂直的第二部分；所述第二部分放置在第一部分的上表面；所述第一部分的下表面与所述一维位移平台连接，所述第二部分的侧面与所述弹簧连接。