一种同时测量晶体重量和厚度的装置的制作方法

1.本申请涉及一种同时测量晶体重量和厚度的装置，属于晶体测量领域。


背景技术：

2.第三代半导体晶体具有宽禁带、高热导率、高临界击穿场强及高饱和电子漂移速率等优异的物理性能，被广泛应用于集成电路、光电子器件、电力电子等领域。在晶体的生产过程中，为了保证晶体的批次稳定性及后续工艺的参数要求，会测量每块晶体的厚度及重量。
3.传统的工艺中，一般使用人工通过卡尺对晶体进行厚度测量，然后将晶体转移至电子秤，得到晶体的重量。然而，人工测量晶体厚度时，需要一手拿晶体一手拿卡尺，操作不便，晶体很容易从手中滑落掉至桌面或地面，造成晶体破损；此外，在将晶体转移至电子秤的过程中，晶体也易从手中滑落，损伤晶体，产生一定的经济损失及安全隐患。另外，人工测量晶体厚度时存在较大的误差，容易对晶体造成污染，且工作效率低。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本申请提出了一种同时测量晶体重量和厚度的装置，通过设置称重装置和测距仪，称重装置对待测晶体进行称重，测距仪测量出测距仪与待测晶体表面的距离，并利用测距仪距离称重装置固定距离，两个距离的差值得出待测晶体的厚度，该装置可以同时测量出半导体晶体的重量和厚度，无需转移晶体，避免在测量过程中对晶体造成破损，且工作效率高。
5.根据本申请的一个方面，提供了一种同时测量晶体重量和厚度的装置，包括：
6.基座，所述基座连接安装支架；
7.称重装置，所述称重装置设于基座上，所述称重装置上放置待测晶体并对待测晶体进行称重；
8.测距仪，所述测距仪安装在安装支架上，所述测距仪与称重装置之间的垂直距离为固定距离，所述测距仪用于测量测距仪与待测晶体表面的距离。
9.可选地，所述测距仪为红外测距仪或超声波测距仪。
10.优选地，所述测距仪为红外测距仪。
11.可选地，所述安装支架包括连接杆和横杆，所述基座通过连接杆连接横杆，所述横杆上安装测距仪，所述测距仪相对于所述称重装置发生水平移动。
12.可选地，所述横杆连接第一动力机构，所述第一动力机构驱动所述横杆伸缩，而带动所述测距仪相对于所述称重装置发生水平移动。
13.可选地，还包括旋转组件，所述旋转组件包括第二动力机构和旋转臂，所述旋转臂一端与所述称重装置连接，另一端与所述第二动力机构连接。
14.可选地，所述称重装置顶面设置用于固定所述晶体的夹持装置。
15.可选地，所述夹持装置包括第一夹持臂和第二夹持臂，所述第一夹持臂、第二夹持
臂和所述称重装置顶面围成放置所述晶体的容纳腔；
16.所述第一夹持臂和所述第二夹持臂中至少一个能够调节相对于另一的相对位置。
17.可选地，所述第一夹持臂固定在所述称重装置，所述夹持装置还包括第三动力机构和伸缩杆，所述第三动力机构安装在所述称重装置内，所述第三动力机构通过所述伸缩杆与所述第二夹持臂连接。
18.可选地，所述第一夹持臂、第二夹持臂和所述称重装置的至少与所述晶体接触的面为石墨材质。
19.可选地，所述称重装置为电子计重秤。
20.本申请能产生的有益效果包括但不限于：
21.1.本申请所提供的同时测量晶体重量和厚度的装置，通过设置称重装置和测距仪，称重装置对待测晶体进行称重，测距仪测量出测距仪与待测晶体表面的距离，并利用测距仪距离称重装置固定距离，两个距离的差值得出待测晶体的厚度，将称重装置和测厚仪一体化设置，在测量过程中无需转移晶体，从而避免了晶体在转移过程中滑落，防止晶体破损，保证晶体的完整性；此外，可以同时测量出晶体的重量和厚度，大大提高了工作效率。
22.2.本申请所提供的同时测量晶体重量和厚度的装置，测距仪采用红外测距仪或超声波测距仪，测量准确，响应速度快，可以减少晶体厚度测量的误差，提升工作效率。
23.3.本申请所提供的同时测量晶体重量和厚度的装置，通过设置旋转组件驱动称重装置旋转，进而带动待测晶体旋转，此外，设置测距仪相对于称重装置发生水平移动，即测距仪可以相对于待测晶体发生水平移动，因此可以测量不同位置处测距仪与待测晶体上表面之间的距离，进而得出不同位置的晶体厚度，由各个位置的厚度计算得出晶体的平均厚度，提高厚度测量的精确度，减小测量误差。
24.4.本申请所提供的同时测量晶体重量和厚度的装置，设置第二夹持臂可以相对于第一夹持臂发生相对移动，可以夹持不同尺寸的晶体，从而可以测量不同尺寸晶体的重量和厚度。
附图说明
25.此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
26.图1为本申请实施例涉及的同时测量晶体重量和厚度的装置示意图。
具体实施方式
27.为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
28.为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
30.另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
32.在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
33.在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
34.参考图1，本实施例公开了一种同时测量晶体重量和厚度的装置，包括：基座1、称重装置2和测距仪3。其中，基座1连接安装支架；称重装置2设于基座1上，称重装置2上放置待测晶体并对待测晶体进行称重；测距仪3安装在安装支架上，测距仪3与称重装置2之间的垂直距离为固定距离，测距仪3用于测量测距仪3与待测晶体表面的距离。测距仪3与称重装置2之间的垂直距离为a，在测量时，将晶体置于称重装置2上，得到晶体的重量；测距仪3测量出测距仪3与待测晶体上表面的距离b，a与b之差为待测晶体的厚度。该装置将称重装置2和测厚仪3一体化设置，在测量过程中无需转移晶体，从而避免了晶体在转移过程中滑落，防止晶体破损，保证晶体的完整性；此外，可以同时测量出晶体的重量和厚度，大大提高了工作效率。
35.优选，为了保证待测晶体在称重装置上的稳固性，称重装置2水平放置，测距仪3与称重装置2平行放置。其中，称重装置2可以为任意形状，如方形、圆形等，只要能放置待测晶体即可。此外，称重装置2可以以任意方式设于基座1上，如焊接、卡扣连接或螺栓连接等；测距仪3可以以任意方式安装在安装支架上，如焊接、卡扣连接或螺栓连接等。
36.作为一种实施方式，测距仪3为红外测距仪或超声波测距仪。优选地，测距仪3为红外测距仪。利用红外线传播时不扩散的原理，当红外线从测距仪3发出后，遇到晶体时会被反射回来被测距仪3接收到，再根据红外线从发出到被接收到的时间及红外线的传播速度就可以算出测距仪3与待测晶体上表面之间的距离b。红外测距仪与称重装置2之间的垂直距离为a，a与b之差即为待测晶体的厚度。红外测距仪或超声波测距仪测量准确，响应速度
快，可以减少晶体厚度测量的误差，提升工作效率。
37.具体的，安装支架包括连接杆4和横杆5，基座1通过连接杆4连接横杆5，横杆5上安装测距仪3，测距仪3相对于称重装置2发生水平移动。通过测距仪3相对于称重装置2发生水平移动，即测距仪3可以相对于待测晶体发生水平移动，当因此可以测量水平方向不同位置处测距仪3与待测晶体上表面之间的距离，进而得出晶体水平方向上不同位置的厚度，通过计算得到晶体的平均厚度，减小测量的误差，提高厚度测量的精确度。
38.作为一种实施方式，横杆5上可以安装滑轨，测距仪3可以通过滑块在滑轨中滑动，以相对于称重装置2发生水平移动。滑轨安装简单，操作方便。
39.作为另一种实施方式，横杆5连接第一动力机构6，第一动力机构6驱动横杆5伸缩，而带动测距仪3相对于称重装置2发生水平移动。设置第一动力机构6驱动横杆5伸缩，进而带动测距仪3发生水平移动，可以精确控制测距仪3的移动位置，提高厚度测量的准确性。
40.其中，横杆5与第一动力机构6可以为任意连接方式，如焊接等。第一动力机构6可以为任意动力机构，只要能为横杆5的伸缩提供动力即可，例如气缸、液压缸或电动缸等，优选，第一动力机构6为气缸。
41.作为另一种实施方式，该装置还包括旋转组件，旋转组件包括第二动力机构7和旋转臂8，旋转臂8一端与称重装置5连接，另一端与第二动力机构7连接。在测量过程中，旋转组件驱动称重装置2旋转，进而带动待测晶体旋转，在待测晶体的轴心方向与测距仪3不处于同一竖直方向时，可以测量不同位置处测距仪3与待测晶体上表面之间的距离，进而得出不同位置的晶体厚度，由各个位置的厚度计算得出晶体的平均厚度，提高厚度测量的精确度，减小测量误差。
42.具体的，旋转臂8与称重装置2之间、旋转臂8与第二动力机构7之间可以为任意连接方式，如焊接或螺栓连接等。第二动力机构7可以为任意动力机构，只要能为旋转臂8提供旋转动力即可。优选，第二动力机构7为电机。
43.作为另一种实施方式，称重装置2顶面设置用于固定晶体的夹持装置。由于旋转组件在带动称重装置2旋转时，称重装置2上放置的待测晶体可能会发生滑动，因此设置夹持装置将晶体固定，防止称重装置2旋转时晶体发生滑动，进一步避免晶体产生破损；此外，防止晶体在测量过程中发生滑动后而对相同位置重复测量，避免产生测量误差，保证厚度测量的精确度。另外，将夹持装置设置在称重装置2顶面，可以节省安装面积，结构紧凑，增强了该同时测量晶体重量和厚度的装置的一体性。
44.作为一种实施方式，夹持装置包括第一夹持臂9和第二夹持臂10，第一夹持臂9、第二夹持臂10和称重装置2顶面围成放置晶体的容纳腔；第一夹持臂9和第二夹持臂10中至少一个能够调节相对于另一的相对位置。具体的，第一夹持臂9固定在称重装置2，夹持装置还包括第三动力机构11和伸缩杆12，第三动力机构11安装在称重装置2内，第三动力机构11通过伸缩杆12与第二夹持臂10连接。设置第二夹持臂10可以相对于第一夹持臂9发生相对移动，可以夹持不同尺寸的晶体，从而可以测量不同尺寸晶体的重量和厚度。
45.具体的，第一夹持臂9和第二夹持臂10可以为任意形状，只要能夹持待测晶体即可。作为一种实施方式，待测晶体为晶圆，第一夹持臂9和第二夹持臂10为与待测晶圆适配的弧形，可以增加第一夹持臂9和第二夹持臂10与待测晶体之间的贴合面积，进一步保证将待测晶体夹持牢固。容纳腔可以完全包围待测晶体，也可以部分包围待测晶体，只要能放置
待测晶体即可。第三动力机构11可以为任意动力机构，只要能为伸缩杆12的伸缩提供动力即可，例如气缸、液压缸或电动缸等，优选，第三动力机构11为气缸。
46.作为另一种优选实施方式，为了避免测量过程中污染晶体，保证晶体的质量，第一夹持臂9、第二夹持臂10和称重装置2的至少与晶体接触的面为石墨材质。优选，第一夹持臂9和第二夹持臂10为石墨材质，称重装置2与晶体接触的表面为石墨材质。
47.作为另一种优选实施方式，称重装置2顶面垂直设置有围筋，围筋围成放置待测晶体的容纳腔，围筋至少均匀开设两个螺孔，螺栓穿过对应的螺孔将待测晶体夹持。优选，围筋均匀开设三个螺孔，螺栓穿过对应的每个螺孔将待测晶体夹持。通过在围筋开设螺孔，并使螺栓穿过对应的螺孔将待测晶体夹持，该结构简单，易于操作。优选，为了避免在测量过程中污染晶体，螺栓与待测晶体接触的面为石墨材质。
48.称重装置2可以为任意称重装置2，只要能称量待测晶体的重量即可。优选，称重装置2为电子计重秤。
49.作为一种实施方式，该装置还包括plc控制机构，由plc控制机构分别控制第一动力机构6、第二动力机构7及第三动力机构11动作。此外，控制机构还分别与测距仪3及称重装置2连接，控制机构可以通过测距仪3测量出的各个位置处的测距仪3与待测晶体之间的距离，计算得到待测晶体的平均厚度，并将待测晶体的平均厚度和重量传输至显示屏。plc控制机构的设置，可以准确控制每一步动作，并将测试结果传输至显示屏，使操作人员可以直观的得到测试结果，大大减少了操作人员的工作量，提升了工作效率。
50.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
51.以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。