EP0802029A2 - Procédé pour l'orientation de plusieurs monocristaux posés cÔte à cÔte sur un support de découpage en vue d'une découpe simultanée dans une machine de découpage et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Procédé pour l'orientation de plusieurs monocristaux posés cÔte à cÔte sur un support de découpage en vue d'une découpe simultanée dans une machine de découpage et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé Download PDF

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EP0802029A2
EP0802029A2 EP97103800A EP97103800A EP0802029A2 EP 0802029 A2 EP0802029 A2 EP 0802029A2 EP 97103800 A EP97103800 A EP 97103800A EP 97103800 A EP97103800 A EP 97103800A EP 0802029 A2 EP0802029 A2 EP 0802029A2
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EP
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cutting
single crystal
plane
support
machine
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EP0802029B1 (fr
EP0802029A3 (fr
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Charles Hauser
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Applied Materials Switzerland SARL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/0058—Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material
    • B28D5/0082—Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material for supporting, holding, feeding, conveying or discharging work
    • B28D5/0088—Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material for supporting, holding, feeding, conveying or discharging work the supporting or holding device being angularly adjustable

Definitions

  • the present invention relates to a method for orienting single crystals for cutting in a cutting machine according to a predetermined cutting plane.
  • Monocrystals generally for optical or semiconductor uses require that they be cut according to very precise orientations relative to the axes of the crystal lattice.
  • their fabircation does not allow perfect control of the orientation of the axes of the crystal lattice with respect to the geometric axes. It is therefore necessary for the cutting to be correct to correct the manufacturing error and to take account of the angles formed between the cutting plane and the crystalline plane chosen or imposed by the subsequent uses or processes. Since the cut is made from geometric single crystals, it will be necessary to position and maintain them in space so that the movement of the cutting system is parallel to the desired cutting plane of each of the single crystals.
  • This way of practicing has the disadvantage on the one hand of having an inclined position of the single crystal with respect to the advance of the cutting element, which is very unfavorable in the case of a wire saw where the ply of wires must be parallel to the geometric single crystal, and on the other hand not to minimize the cutting length, which is then unfavorable for saws with an inside diameter by reducing their productivity.
  • this way of practicing requires adjusting the machine table before each cut very precisely and in an often dirty industrial environment therefore not conducive to this type of operation. Machine set-up time also contributes to lower productivity. This way of practicing also does not allow the simultaneous cutting of several single crystals having different orientations from each other.
  • the cutting machine has a fixed table length, while the single crystals themselves may have variable lengths due to manufacturing or quality constraints.
  • the cutting time in the case of a wire saw is independent of the length to be cut, it is therefore necessary to have a maximum filling if one wants to have maximum productivity.
  • This maximum filling can only be done by combining several monocrystals oriented according to a technique using for each of them the axes which define a plane perpendicular to the cutting plane and which also define the geometric monocrystal.
  • the present invention aims to remedy the aforementioned drawbacks and to allow precise adjustment of the positioning of each single crystal mounted on a common cutting support in a clean environment and to increase the productivity of cutting.
  • the invention is characterized for this purpose by the characteristics appearing in the independent claims, namely by the fact that several single crystals are prepared for simultaneous cutting, that each of the single crystals is successively oriented by means of a positioning device outside the cutting machine in a predetermined orientation relative to a cutting support, which is successively fixed each of the single crystals in accordance with said predetermined orientation on the cutting support, the positioning of which in the cutting machine is geometrically defined with respect to the plane cutting machine, and that the cutting support is available after fixing these single crystals in the cutting machine according to said geometrically defined positioning to obtain said predetermined orientation of each single crystal in the cutting machine and that all the single crystals mounted on the cutting support are cut simultaneously.
  • the invention is characterized in that said predetermined orientation is obtained by placing each single crystal on the positioning device so that one of its geometric axes of the geometric shape of each single crystal is included in a reference plane corresponding to the working plane of the cutting machine perpendicular to the cutting plane, by rotating each single crystal by a first predetermined angle specific to each single crystal around said geometric axis to bring the normal to the cutting plane of the single crystal in said reference plane, and by carrying out a relative rotation between the cutting support and each single crystal by a second predetermined angle specific to each single crystal around an axis perpendicular to said reference plane so that the normal to the cutting plane either oriented in a reference direction corresponding to the nor male to the cutting plane of the machine, said geometric axis and the normal to the cutting plane of each single crystal being included in said reference plane.
  • the method used by the present invention is characterized in that the orientation of the cutting plane of each single crystal is defined with respect to the crystal lattice, in that the orientation of the crystal lattice with respect to the shape is measured geometric of each single crystal, and in that the first and second angles of rotation are calculated by taking into account the orientation of the cutting plane with respect to the crystal lattice and with respect to the geometric shape of each single crystal.
  • the method according to the invention is particularly advantageously applicable to the use of single crystals whose geometric shape is substantially circular cylindrical, said geometric axis corresponding to the main axis of the single crystal.
  • the invention also applies to a device for implementing the method which is characterized by the fact that it comprises a positioning device intended to orient the single crystals corresponding to the cutting load outside the cutting machine in accordance with a predetermined orientation of each single crystal relative to a cutting support on which the single crystals are intended to be fixed and whose placement in the cutting machine is geometrically defined and whose main axes are parallel to the axes of the cutting machine.
  • This device for implementing the method is advantageously characterized in that it comprises first means for supporting the single crystals in an orientation such that one of the geometric axes of the geometric shape of each single crystal during mounting is included in a reference plane corresponding to the working plane of the cutting machine and for carrying out a rotation of said single crystal by a first predetermined angle around said geometric axis in order to bring the normal to the cutting plane of the single crystal being mounted in said plane reference and second means for carrying out a relative rotation between the cutting support and each single crystal during mounting of a second predetermined angle about an axis perpendicular to said reference plane so that the normal to the cutting plane is oriented in a reference direction corresponding to the normal to the cutting plane of the machine, and by the fact that it comprises third means for effecting a relative translational movement between the single crystal and the cutting support intended to position the single crystal in the most compact manner during assembly with the single crystals already mounted on the support cutting and fourth means for effecting a perpendicular relative translational movement of approximation between the cutting support and the mono
  • a favorable embodiment is characterized in that the first means comprise a gripping system rotatably mounted along an axis of rotation on an upper part of a chassis of the positioning device and arranged so as to support the single crystal, and a first angular measurement member capable of determining the first predetermined angle of rotation, by the fact that the second means comprise a rotary plate rotatably mounted relative to said chassis and the main plane of which is parallel to said reference plane and to the axis of rotation of the gripping system, this rotary plate being arranged so as to maintain the cutting support in a geometrically defined position, a second angular measurement member being provided for determining said second predetermined angle of rotation, by the fact that the third means comprise a translation mechanism parallel to said axis of rotation making it possible to position the single crystal in the most compact manner with the other single crystals mounted before or after it on the support cutting, by the fact that the fourth means comprise a translation mechanism in a direction perpendicular to said reference plane allowing the cutting support and the single crystal to be brought together and by the fact
  • Figure 1 illustrates in perspective an example of a single crystal with its geometric and crystallographic axes and the chosen cutting plane.
  • FIGS. 2A and 2B illustrate in two orthogonal views the position of the single crystal obtained by a known and commonly used method which does not allow the simultaneous cutting of several single crystals.
  • Figures 3A and 3B show in two orthogonal views the positions of two single crystals obtained in accordance with the present invention.
  • FIG. 4 represents a vector diagram of the various reference systems used.
  • FIGS. 5A, 5B, 5C illustrate the positions occupied by each of the single crystals by following the orientation method used by the present invention.
  • Figure 6 is a perspective view of an embodiment of the device for the implementation of the method.
  • Figures 7A and 7B illustrate in two views the positioning of three single crystals oriented on a cutting support.
  • the invention gives the possibility of installing on the cutting machine pre-oriented single crystals mounted on the same cutting support and whose cutting plane is oriented parallel to the cutting plane of the machine, so as to minimize the cutting length and at the same time maximizing the filling of the cutting support.
  • This determination of orientation will be done mathematically for each single crystal from the measurements made to determine the error of each geometric single crystal with respect to the crystal lattice by including the requirements of the subsequent process in relation to the crystal axes.
  • the mounting of the single crystals on a cutting support can then be done using a positioning device which allows the exact measurement of the angles of rotation of the geometric single crystals, and to mount them as such on a common cutting support which is a part with indexing belonging to the cutting machine.
  • the single crystals can be clamped or preferably glued to the cutting support, support which once transferred to the cutting machine will present the perfectly pre-oriented single crystals ready to be sawn without subsequent adjustment.
  • the cutting precision will be independent of the machine used or of the operator in the case of production lines.
  • the positioning device will be in the form of a table or a frame with a rotary table having its vertical axis of rotation z '''on which is placed the cutting support on which the single crystals will be subsequently fixed.
  • This support has an indexing system identical to that of the cutting machine.
  • the support for the single crystals is an interface piece between the positioning device and the cutting machine. It will therefore have the same position on the positioning device and on the cutting machine.
  • Above the rotary table but fixed relative to the table is a mechanism for holding the single crystal and rotate along its horizontal axis x with the additional possibility of displacement along this same axis x.
  • This system is composed in the case of cylindrical single crystals of a gripping system allowing the taking of the single crystal by its end.
  • the single crystal can then rotate along its x axis parallel to its elongation.
  • the movement of the plate and the rotation of the single crystal allow it to be positioned in any orientation.
  • the value of the two angles of rotation will be determined by the requirements of the finished product and calculated mathematically.
  • the movement mechanism along x makes it possible to position the single crystal anywhere on the cutting support in order to ensure maximum filling.
  • a mechanism brings the support into contact with the single crystal itself while retaining their relative position. This can be done either by raising the turntable or by lowering the single crystal. Once brought into contact, the single crystal will be clamped or glued in position. The operation will be repeated with other single crystals until the cutting support is completely filled.
  • the cutting support can then be transferred to the cutting machine.
  • the single crystals are then oriented, ready to be cut simultaneously.
  • FIG. 1 represents an example of a single crystal to be cut 2 which has a cylindrical geometric shape with geometric axes x, y, z, the x axis being the axis main.
  • the axes x ', y', z 'of the crystal lattice of this single crystal are not parallel to the geometric axes.
  • the angles a and f between the axes y ', y and z', z are determined by optical or X-ray measurement and generally define the manufacturing error of the single crystal.
  • Figure 1 also shows the chosen or imposed cutting plane 12 of the single crystal with its axes y '' and z '' inclined by the angular values p and t relative to the axes y ', z' of the crystal lattice and the normal x '' on the cutting plane.
  • the angular values p and t are generally defined according to the needs of the subsequent use of the cut single crystal. It is understood that these angles p and t may for example be equal to zero in the case where it is desired to obtain silicon wafers cut parallel to the plane (100).
  • FIGS. 2A and 2B show in lateral and plan view, the position of the single crystal 2 obtained by the known method and commonly used before the present invention by performing an orientation of the single crystal by rotation around the geometric axes y and z.
  • the single crystal 2 is then not parallel to the plane of the ply of wires 4 in the case of the use of a wire saw as a cutting means.
  • the machine plane x ''',y''' of the cutting machine is not parallel to the geometrical axis x of the single crystal 1.
  • the direction of advance along z '''of the ply of wires 4 n is not perpendicular to the single crystal, which is detrimental to the quality of the cut, moreover it does not allow the mounting of several single crystals having different orientations.
  • FIGS. 3A and 3B illustrate the orientation of single crystals obtained by the method according to the present invention by effecting an orientation of the single crystals by rotation around the axes x 1 , x 2 and z '''.
  • the ply of wires 4 of the wire saw used as a cutting machine is located in the plane x '''y''' and the geometric axis x 1 , x 2 of the single crystals is parallel to this plane x ''', y '''.
  • Each single crystal is therefore in an optimal position relative to the cutting means, so as to obtain a very precise cutting.
  • the vector diagram of the various reference systems used for positioning is represented in FIG. 4 and includes the reference system x, y, z linked to the geometric shape of the single crystal the reference system x ', y', z 'linked to the crystal lattice of the single crystal the reference system x '', y '', z '' corresponding to the cutting plane of the single crystal and the reference frame x '' ', y' '', z ''' 'used for the positioning device and the cutting machine.
  • the cutting plane corresponds to the y '', z '' plane and its normal corresponds to the x '' direction.
  • the misalignment of the geometric shape of the single crystal 2 with the crystal lattice is determined by the angles a and f, corresponding to the angles y'y and z'z.
  • the angles p and t corresponding to the angles y''y 'and z''z' determine the orientation of the chosen cutting planes with respect to the reference frame of the crystal lattice.
  • the normal x '' to the cutting plane y''z '' defines a vector X '' (x, y, z) which makes an angle g with the geometric axis x and the projection of the vector X '' (x, y, z) on the y-plane, z makes an angle d with y.
  • the angle d therefore corresponds to the angle of rotation around the geometric axis x to bring the normal x '' to the cutting plane y '', z '' in a reference plane corresponding to the work plane x '' ', y' '' of the machine.
  • the angle g corresponds to the angle of rotation around the vertical axis z '' 'so that the normal x' 'to the cutting plane is oriented in a reference direction corresponding to the normal x' '' to the plane cutting y '' 'z' '' of the machine to make the desired cutting plane coincide with the cutting plane of the cutting machine.
  • FIGS. 5A, 5B and 5C illustrating three successive positions.
  • the single crystal is placed on the positioning device and its geometric axes x, y, z are aligned with the axes x ''',y''', z '''of the alignment device and the cutting machine.
  • the geometric single crystal x, y, z is oriented parallel to the plane x '' ', y' '' with an angle g relative to the normal X '' 'to the cutting plane corresponding to the requirements of the process used later.
  • the resulting sawing will have the angles t and p relative to the crystallographic axes y 'and z'. It is understood that the second rotation can also be carried out by rotating the cutting support by an angle -g, the single crystal remaining stationary as is achieved in the embodiment illustrated in FIG. 6.
  • the latter is constituted by a positioning device 1 which makes it possible to orient each single crystal 2 out of a cutting machine in accordance with a predetermined orientation relative to a cutting support which is in the form of a support 3 on which the single crystals will be fixed after proper orientation.
  • the positioning device 1 for this purpose comprises a table or a frame 5 with an upper part 6 and a lower part 7.
  • the single crystal 2 to be oriented is carried by a gripping device 8 rotating with its main axis oriented parallel to the x axis.
  • An angular measurement member, in the form of an encoder 10 makes it possible to measure the angle of rotation d of the single crystal around the x axis.
  • the gripping device 8 can move linearly along x thanks to a translation mechanism 13.
  • a rotary table 11 is mounted rotating along the z axis' '' on the lower part 7 of the chassis 1.
  • An angular measurement system integrated in the rotary table 11 makes it possible to measure the angle of rotation g around the z axis '' '.
  • the support 3 is maintained in a precise predetermined orientation on the rotary plate 11.
  • the turntable 11 is also slidably mounted in the direction z '''on the lower part 7 of the chassis in order to be able to bring the support 3 closer to the single crystal 2 by means of a lifting mechanism 9 to fix the single crystal 2 on the support 3.
  • the support 3 and the single crystals 2 can be placed in the cutting machine according to a predetermined geometric position so that the reference plane x ''' s , y''' s of the support 3 corresponds to the working plane x ''',y''' of the cutting machine and so that the perpendicular x '''to the cutting plane of the machine is parallel to the reference direction x''' s of support.
  • the device described using the method described in detail allows the realization of the present invention, namely the positioning of several single crystals on a cutting support outside of the cutting machine of such that the single crystals, once mounted on their support and introduced on a cutting machine, are cut simultaneously with a given orientation of the crystal axes relative to the sawing plane.
  • the position of the cylindrical single crystals is such that the generators thereof are placed parallel to the ply of wires 4 in the case of a wire saw or parallel to the direction of movement defining the thickness of the slices s 'it is a cut with blade.
  • the orientation of the crystal lattice is measured with respect to the geometric shape of the single crystal optically or by means of X-rays.
  • the positioning device 1 or the cutting support 3 can advantageously be arranged for this purpose so that they can be mounted on a X-ray generator so that the positioning of the single crystals can be carried out and controlled simultaneously.
  • the orientation of the cutting plane y '', z '' with respect to the crystal lattice x ', y,' z 'being imposed by the subsequent application, the values of the two angles of rotation of the single crystals d along the x axis and g along the axis z '''of the positioning device are determined mathematically.
  • the single crystals will be in the desired position for the cutting machine, namely perpendicular to the advance (z ''') of the cutting having in addition their planes of cutout (y 1 '' z 1 '', y 2 '' z 2 '', y 3 '' z 3 '') parallel to that (y '''z'') of the machine, as illustrated in FIGS. 7A and 7B for three single crystals Z having crystallographic axes x1, x2, x3 parallel to the plane x '''y''' of the cutting machine and of the support 3.
  • the positioning device will allow the fixing of the single crystals either by clamping or by gluing on the support 3 pre-indexed with respect to the cutting machine.
  • the orientation given by the method minimizes in the case of cylindrical single crystals the sawing length.
  • the cutting machine therefore does not require any adjustment device to ensure cutting according to the angular specifications required after the transfer of the single crystals to the cutting support and from the latter to the cutting machine.
  • the wire ply of a wire saw remains parallel to the geometric single crystals throughout the cutting while ensuring an adequate orientation of the slices thus produced.
  • the saw blade of a blade machine remains perpendicular to the single crystals.
  • the embodiment described above has no limiting character and that it can receive any desirable modifications inside the frame as defined by claim 1.
  • the two angles of rotation around axes x and z '''could be replaced by angles taken and calculated with respect to other geometric and crystallographic reference frames, but which lead to the same result as the normal to the cutting plane of each single crystal is oriented in a direction of reference corresponding to the normal to the cutting plane of the machine and that a predetermined geometric axis of each single crystal and the normal to the cutting plane are included in a reference plane corresponding to the working plane of the machine.
  • the cutting plane can be determined by other angles than p and t with respect to the crystal lattice and the offset of the crystal lattice with respect to the geometric shape of each single crystal can be indicated by other measurement angles than a and F.
  • the gripping devices could be replaced by other means for supporting the single crystal during orientation and for carrying out a rotation of said single crystal such as for example cylinders on which said single crystal is temporarily placed and which are mounted rotating on the table or the chassis.
  • Rotation supports could be arranged at the two opposite ends of the single crystal. The relative rotation between said single crystal and the cutting support around the z axis' '' could also be obtained by rotating said single crystal with respect to the cutting support which would remain stationary on the table or the chassis of the positioning device.
  • the rotary table would then be replaced by a rotary member along z '' 'and carrying the temporary support of the single crystal.
  • the angular measurement members could be electronic, optical or mechanical.
  • the bringing together or bringing into contact of the single crystal and of the cutting support could be carried out from the bottom or from the top and by moving either the cutting support or said single crystal.
  • the rotations around the two horizontal and vertical x, z '''axes could be inverted over time by first performing the rotation around the z''' axis and then rotation around the horizontal axis x.
  • the translation parallel to x could be achieved by moving not the single crystal but the cutting support.
  • the method and the device could also be used for the oriented cutting of single crystals of any other geometric shape or of any material other than a single crystal, such as polycrystalline assemblies with predetermined crystal orientation, crystals with simple or polysynthetic rings, aggregates. oriented crystallines, alloys, oriented crystalline substances contained in an amorphous substance, for example polarizing materials, or simply to give a particular shape to the slices obtained.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

Le procédé et le dispositif de positionnement (1) permet de monter plusieurs monocristaux (2) sur un support (3) en vue d'une découpe simultanée selon des directions bien définies par rapport à la structure cristalline de chaque monocristal; ils suppriment le réglage en machine et minimisent la durée de découpe en procédant à une mise en position hors machine selon des angles de rotation (d,g) obtenus mathématiquement à partir de données mesurées et/ou imposées et qui positionnent chaque monocristal géométrique dans un plan perpendiculaire à la direction de découpage (z''') tout en amenant le plan de découpe de chaque monocristal (2) parallèle à la direction de découpage de la machine. Le dispositif de mise en oeuvre du procédé comprend un châssis (5), un dispositif de préhension (8) monté tournant sur le châssis et portant chacun des monocristaux (2) et un plateau rotatif (11) destiné à maintenir le support de découpage (3) appartenant à la fois au dispositif de positionnement (1) et à la machine de découpage. Par un mécanisme de levage (9), le support (3) et chaque monocristal (2) sont mis en contact et rendus solidaires après avoir obtenu leur orientation relative prédéterminée par rotation autour des axes x et z'''. Le procédé et le dispositif permettent d'obtenir un positionnement exact de chaque monocristal (2) hors machine dans des conditions propices, un montage compact, optimalisé de plusieurs monocristaux sur le support de découpage et un découpage précis avec une productivité maximum. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne un procédé pour l'orientation de monocristaux en vue de leur découpe dans une machine de découpage selon un plan de découpe prédéterminé.
  • Les monocristaux généralement à usages optiques ou semi-conducteurs nécessitent que ceux-ci soient découpés selon des orientations très précises par rapport aux axes du réseau cristallin. De plus, leur fabircation ne permet pas de contrôler de manière parfaite l'orientation des axes du réseau cristallin par rapport aux axes géométriques. Il faut donc pour que la découpe soit correcte corriger l'erreur de fabrication et tenir compte des angles formés entre le plan de découpe et le plan cristallin choisi ou imposé par les utilisations ou procédés subséquents. Etant donné que la découpe se fait à partir de monocristaux géométriques, il faudra les positionner et les maintenir dans l'espace de telle manière que le déplacement du système de découpe soit parallèle au plan de découpe désiré de chacun des monocristaux. Il existe une infinité de positions possibles, toutefois il n'en n'existe que quatre par monocristal qui en plus le place dans un plan perpendiculaire au plan de découpe de la machine. Le positionnement de chacun des monocristaux selon l'une de ces quatre positions permet donc de découper non seulement dans l'orientation désirée mais également de minimiser le temps de la découpe et de charger de manière optimale la machine de découpe, donc d'améliorer la productivité du dispositif de découpe.
  • Des dispositifs d'orientation de mnocristaux sont déjà connus et utilisés dans l'industrie des semiconducteurs sur des tronçonneuses à diamètre intérieur ou sur des scies à fils. Le positionnement se fait à l'aide de table orientable y''',z''' montée directement sur la machine. L'ajustement se fait après mesure optique ou aux rayons X. La correction est alors introduite selon y''',z'''. Cette manière de pratiquer a le désavantage d'une part d'avoir une position du monocristal inclinée par rapport à l'avance de l'élément de découpe, ce qui est très défavorable dans le cas d'une scie à fils où la nappe de fils doit être parallèle au monocristal géométrique, et d'autre part de ne pas minimiser la longueur de découpe, ce qui est alors défavorable pour les scies à diamètre intérieur en diminuant leur productivité. De plus, cette manière de pratiquer oblige à régler la table de la machine avant chaque découpe de manière très précise et dans un environnement industriel souvent sale donc peu propice à ce type d'opération. Le temps de réglage de la machine contribue également à la baisse de la productivité. Cette manière de pratiquer ne permet également pas la découpe simultanée de plusieurs monocristaux ayant des orientations différentes les uns des autres.
  • La machine de découpe a une longueur de table fixe, alors que les monocristaux eux-mêmes peuvent avoir des longueurs variables en raison de contrainte de fabrication ou de qualité. Le temps de découpe dans le cas d'une scie à fils est indépendant de la longueur à découper, il est donc nécessaire d'avoir un remplissage maximum si l'on veut avoir une productivité maximum. Ce remplissage maximum ne peut se faire qu'en combinant plusieurs monocristaux orientés selon une technique utilisant pour chacun d'eux les axes qui définissent un plan perpendiculaire au plan découpe et qui définissent également le monocristal géométrique.
  • La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et de permettre un réglage précis du positionnement de chaque monocristal monté sur un suport de découpe commun dans un environnement propre et d'augmenter la productivité du découpage.
  • L'invention est caractérisée à cet effet par les caractéristiques figurant aux revendications indépendantes, à savoir par le fait que plusieurs monocristaux sont préparés pour une découpe simultanée, qu'on oriente successivement chacun des monocristaux au moyen d'un dispositif de positionnement hors de la machine de découpage selon une orientation prédéterminée par rapport à un support de découpage, qu'on fixe successivement chacun des monocristaux conformément à ladite orientation prédéterminée sur le support de découpage dont la mise en place dans la machine de découpage est géométriquement définie par rapport au plan de découpage de la machine, et qu'on dispose le support de découpage après fixation de ces monocristaux dans la machine de découpage selon ladite mise en place géométriquement définie pour obtenir ladite orientation prédéterminée de chaque monocristal dans la machine de découpage et que l'on découpe simultanément tous les monocristaux montés sur le support de découpage.
  • Par ces caractéristiques, il est possible d'obtenir un positionnement et une orientation précise de chacun des monocristaux constituant la charge de découpage dans un environnement de mesure propice, sans qu'il soit nécesasire d'effectuer aucun réglage de positionnement sur la machine de découpe. Les temps d'arrêt de cette dernière peuvent donc être diminués considérablement et la quantité de tranches produites par charge de découpage étant maximale, la productivité de la machine de découpage est accrue d'autant.
  • Dans un mode d'exécution préféré, l'invention est caractérisée par le fait que ladite orientation prédéterminée est obtenue en disposant chaque monocristal sur le dispositif de positionnement de façon qu'un de ses axes géométriques de la forme géométrique de chaque monocristal soit compris dans un plan de référence correspondant au plan de travail de la machine de découpage perpendiculaire au plan de découpage, en effectuant une rotation de chaque monocristal d'un premier angle prédéterminé propre à chaque monocristal autour dudit axe géométrique pour amener la normale au plan de découpe du monocristal dans ledit plan de référence, et en effectuant une rotation relative entre le support de découpage et chaque monocristal d'un second angle prédéterminé propre à chaque monocristal autour d'un axe perpendiculaire audit plan de référence de façon que la normale au plan de découpe soit orientée suivant une direction de référence correspondant à la normale au plan de découpage de la machine, ledit axe géométrique et la normale au plan de découpe de chaque monocristal étant compris dans ledit plan de référence.
  • On remédie ainsi de façon précise et aisée au désavantage d'avoir une position des monocristaux inclinée par rapport à la direction de l'avancement des éléments de découpage de la machine, ce qui est particulièrement défavorable dans les scies à fils. L'axe géométrique principal de chacun des monocristaux peut ainsi être orienté parfaitement parallèlement au plan de travail et à la nappe de fils, on obtient donc une découpe optimale tout en minimisant la longueur de découpe et en maximisant la charge de découpe.
  • Favorablement, le procédé utilisé par la présente invention est caractérisé en ce qu'on définit l'orientation du plan de découpe de chaque monocristal par rapport au réseau cristallin, en ce qu'on mesure l'orientation du reseau cristallin par rapport à la forme géométrique de chaque monocristal, et en ce qu'on calcule les premier et second angles de rotation en tenant compte de l'orientation du plan de découpe par rapport au réseau cristallin et par rapport à la forme géométrique de chaque monocristal.
  • Par ces caractéristiques, on obtient une grande précision du positionnement et une rapidité de montage considérable.
  • Le procédé selon l'invention s'applique particulièrement avantageusement à l'utilisation de monocristaux dont la forme géométrique est sensiblement cylindrique circulaire, ledit axe géométrique correspondant à l'axe principal du monocristal.
  • L'invention s'applique également à un dispositif de mise en oeuvre du procédé qui est caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif de positionnement destiné à orienter les monocristaux correspondant a la charge de découpage hors de la machine de découpage conformément à une orientation prédéterminée de chaque monocristal par rapport à un support de découpage sur lequel les monocristaux sont destinés à être fixés et dont la mise en place dans la machine de découpage est géométriquement définie et dont les axes principaux sont parallèles aux axes de la machine de découpage.
  • Ce dispositif pour la mise en oeuvre du procédé est avantageusement caractérisé par le fait qu'il comprend des premiers moyens pour supporter les monocristaux dans une orientation telle qu'un des axes géométriques de la forme géométrique de chaque monocristal en cours de montage est compris dans un plan de référence correspondant au plan de travail de la machine de découpage et pour effectuer une rotation dudit monocristal d'un premier angle prédéterminé autour dudit axe géométrique afin d'amener la normale au plan de découpe du monocristal en cours de montage dans ledit plan de référence et des seconds moyens pour effectuer une rotation relative entre le support de découpage et chaque monocristal en cours de montage d'un second angle prédéterminé autour d'un axe perpendiculaire audit plan de référence de façon que la normale au plan de découpe soit orientée suivant une direction de référence correspondant à la normale au plan de découpage de la machine, et par le fait qu'il comprend des troisièmes moyens pour effectuer un mouvement de translation relatif entre le monocristal et le support de découpage destiné à positionner de la manière la plus compact le monocristal en cours de montage avec les monocristaux déjà montés sur le support de découpage et des quatrièmes moyens pour effectuer un mouvement de translation relatif perpendiculaire de rapprochement entre le support de découpage et le monocristal en vue de fixer ce dernier sur le support de découpage dans ladite orientation prédéterminée, et qu'il peut répéter l'opération plusieurs fois en assemblant de manière compact sur le support de découpage les monocristaux constituant la charge de découpage.
  • Par ces caractéristiques, on obtient un positionnement rapide, précis et adapté aux machines de découpage permettant un découpage exact de chaque monocristal dans un temps minimum, indépendant du nombre de monocristaux constituant la charge de découpage. De plus, la précision de la découpe sera indépendante de la machine de découpage utilisée ou de l'opérateur dans le cas de chaînes de production.
  • Un mode d'exécution favorable est caractérisé par le fait que les premiers moyens comprennent un système de préhension monté de façon tournante selon un axe de rotation sur une partie supérieure d'un châssis du dispositif de positionnement et agencé de façon à supporter le monocristal, et un premier organe de mesure angulaire susceptible de déterminer le premier angle de rotation prédéterminé, par le fait que les seconds moyens comprennent un plateau rotatif monté de façon tournante par rapport audit châssis et dont le plan principal est parallèle audit plan de référence et à l'axe de rotation du système de préhension, ce plateau rotatif étant agencé de façon à maintenir le support de découpage dans une position géométriquement définie, un second organe de mesure angulaire étant prévu pour déterminer ledit second angle de rotation prédéterminé, par le fait que les troisièmes moyens comportent un mécanisme de translation parallèlement audit axe de rotation permettant de positionner le monocristal de la manière la plus compacte avec les autres monocristaux montés avant ou après lui sur le support de découpage, par le fait que les quatrièmes moyens comprennent un mécanisme de translation selon une direction perpendiculaire audit plan de référence permettant le rapprochement du support de découpage et du monocristal et par le fait que le support de découpage est conformé de façon que son positionnement dans la machine de découpage s'effectue selon une position géométrique correspondant à la position géométrique définie sur ledit plateau rotatif de façon que le plan de référence et la direction de référence correspondent au plan de travail et à la normale au plan de découpage de la machine.
  • Ces caractéristiques permettent un positionnement de plusieurs monocristaux sur le même support de découpage, particulièrement simple, rapide et peu onéreux, tout en assurant une grande précision de découpe de l'ensemble des monocristaux.
  • D autres avantages ressortent des caractéristiques exprimées dans les revendications dépendantes et de la description exposant ci-après l'invention plus en détail à l'aide de dessins qui représentent schématiquement et à titre d'exemple un mode d'exécution.
  • La figure 1 illustre en perspective un exemple de monocristal avec ses axes géométriques et cristallographiques et le plan de découpe choisi.
  • Les figures 2A et 2B illustrent selon deux vues orthogonales la position du monocristal obtenu par un procédé connu et couramment utilisé ne permettant pas la découpe simultanée de plusieurs monocristaux.
  • Les figures 3A et 3B représentent selon deux vues orthogonales les positions de deux monocristaux obtenues conformément à la présente invention.
  • La figure 4 représente un schéma vectoriel des différents référentiels utilisés.
  • Les figures 5A, 5B, 5C illustrent les positions occupées par chacun des monocristaux en suivant le procédé d'orientation utilisé par la présente invention.
  • La figure 6 est une vue en perspective d'un mode d'exécution du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé.
  • Les figures 7A et 7B illustrent selon deux vues le positionnement de trois monocristaux orientés sur un support de découpage.
  • De façon générale, l'invention donne la possibilité d'installer sur la machine de découpage des monocristaux préorientés montés sur le même support de découpage et dont le plan de découpe est orienté parallèlement au plan de découpage de la machine, de manière à minimiser la longueur de découpe et en même temps de maximiser le remplissage du support de découpage. Cette détermination de l'orientation se fera mathématiquement pour chaque monocristal à partir des mesures effectuées pour déterminer l'erreur de chaque monocristal géométrique par rapport au réseau cristallin en y incluant les exigences du procédé subséquent en relation avec les axes cristallins. Le montage des monocristaux sur un support de découpage pourra se faire alors à l'aide d'un dispositif de positionnement qui autorise la mesure exacte des angles de rotation des monocristaux géométriques, et de les monter tels quels sur un support de découpage commun qui est une pièce avec indexation appartenant à la machine de découpage. Les monocristaux peuvent être bridés ou de préférence collés sur le support de découpage, support qui une fois transféré sur la machine de découpage présentera les monocristaux parfaitement préorientés prêts à être scier sans ajustement subséquent. De plus, la précision de la découpe sera indépendante de la machine utilisée ou de l'opérateur dans le cas de chaînes de production.
  • Le dispositif de positionnement se présentera sous la forme d'une table ou d'un châssis avec un plateau rotatif ayant son axe de rotation z''' vertical sur lequel est posé le support de découpage sur lequel les monocristaux seront ultérieurement fixés. Ce support a un système d'indexation identique à celui de la machine de découpage. Le support des monocristaux est une pièce interface entre le dispositif de positionnement et la machine de découpage. Il aura donc la même position sur le dispositif de positionnement et sur la machine de découpage. Au dessus du plateau rotatif mais fixe par rapport à la table se trouve un mécanisme permettant la tenue du monocristal et de le faire tourner selon son axe horizontal x avec en plus une possibilité de déplacement selon ce même axe x. Ce système est composé dans le cas de monocristaux cylindriques d'un système de préhension permettant la prise du monocristal par son extrémité. Le monocristal peut alors tourner selon son axe x parallèle à son allongement. Le mouvement du plateau et la rotation du monocristal permettent de le positionner dans n'importe quelle orientation. La valeur des deux angles de rotation sera déterminée par les exigences du produit terminé et calculée mathématiquement. Le mécanisme de déplacement selon x permet de positionner le monocristal n'importe où sur le support de découpage afin d'assurer un remplissage maximum. Une fois les deux rotations et la translation selon x effectuées, un mécanisme fait mettre en présence le support avec le monocristal lui-même tout en conservant leur position relative. Ceci peut se faire soit par l'élévation du plateau rotatif soit par l'abaissement du monocristal. Une fois mis en contact le monocristal sera bridé ou collé en position. L'opération sera répétée avec d'autres monocristaux jusqu'au remplissage complet du support de découpage. Le support de découpage pourra alors être transféré sur la machine de découpage. Les monocristaux sont alors orientés, prêts à être découpés simultanément. Les angles de rotation selon x et z''' sont mesurés par des dispositifs électroniques intégrés tels qu'encodeurs ou mécaniques par verniers par exemple.
  • La figure 1 représente un exemple de monocristal à découper 2 qui possède une forme géométrique cylindrique avec des axes géométriques x,y,z, l'axe x étant l'axe principal. Les axes x',y',z' du reseau cristallin de ce monocristal ne sont pas parallèles aux axes géométriques. Les angles a et f entre les axes y',y et z',z sont déterminés par mesure optique ou aux rayons X et définissent généralement l'erreur de fabrication du monocristal. La figure 1 montre également le plan de découpe 12 choisi ou imposé du monocristal avec ses axes y'' et z'' inclinés des valeurs angulaires p et t par rapport aux axes y', z' du réseau cristallin et la normale x'' au plan de découpe. Les valeurs angulaires p et t sont généralement définies en fonction des nécessités de l'utilisation ultérieure du monocristal découpé. Il est bien entendu que ces angles p et t pourront par exemple être égaux a zero au cas ou l'on désire obtenir des plaquettes de silicium découpées parallèlement au plan (100).
  • Les figures 2A et 2B représentent en vue latérale et en plan, la position du monocristal 2 obtenue par le procédé connu et couramment utilisé avant la présente invention en effectuant une orientation du monocristal par rotation autour des axes géométriques y et z. Le monocristal 2 n'est alors pas parallèle au plan de la nappe des fils 4 dans le cas de l'utilisation d'une scie à fils comme moyen de découpage. Le plan de machines x''',y''' de la machine de découpage n'est pas parallèle à l'axe géométrique x du monocristal 1. La direction d'avancement selon z''' de la nappe de fils 4 n'est pas perpendiculaire au monocristal, ce qui est préjudiciable pour la qualité de la découpe, de plus cela ne permet pas le montage de plusieurs monocristaux ayant des orientations différentes.
  • Les figures 3A et 3B illustrent l'orientation de monocristaux obtenue par le procédé conformément à la présente invention en effectuant une orientation des monocristaux par rotation autour des axes x1,x2 et z'''. La nappe de fils 4 de la scie à fils utilisée comme machine de découpage se trouve dans le plan x'''y''' et l'axe géométrique x1,x2 des monocristaux est parallèle à ce plan x''',y'''. Chaque monocristal se trouve donc dans une position optimale par rapport aux moyens de découpage, de façon à obtenir une découpe très précise.
  • Le schéma vectoriel des divers référentiels utilisés pour le positionnement est représenté à la figure 4 et comprend le référentiel x,y,z lié à la forme géométrique du monocristal le référentiel x',y',z' lié au réseau cristallin du monocristal le référentiel x'',y'',z'' correspondant au plan de découpe du monocristal et le référentiel x''',y''',z''' utilisé pour le dispositif de positionnement et la machine de découpage.
  • Le plan de découpe correspond au plan y'',z'' et sa normale correspond à la direction x''. Le défaut d'alignement de la forme géométrique du monocristal 2 avec le reseau cristallin est déterminé par les angles a et f, correspondant aux angles y'y et z'z. Les angles p et t correspondant aux angles y''y' et z''z' déterminent l'orientation des plans de découpe choisis par rapport au référentiel du réseau cristallin. La normale x'' au plan de découpe y''z'' définit un vecteur X''(x,y,z) qui fait un angle g avec l'axe géométrique x et la projection du vecteur X''(x,y,z) sur le plan y,z fait un angle d avec y.
  • L'angle d correspond donc à l'angle de rotation autour de l'axe géométrique x pour amener la normale x'' au plan de découpe y'',z'' dans un plan de référence correspondant au plan de travail x''',y''' de la machine.
  • L'angle g correspond à l'angle de rotation autour de l'axe vertical z''' de façon que la normale x'' au plan de découpe soit orientée suivant une direction de référence correspondant à la normale x''' au plan de découpage y'''z''' de la machine pour faire coïncider le plan de découpe souhaité avec le plan de découpage de la machine de découpage.
  • Les angles d et g peuvent être calculés pour chaque monocristal et la solution mathématique se présentera sous la forme suivante : X' = M(a,f)X
    Figure imgb0001
     avec M(a,f) matrice de rotation pour les angles a,f et X'' = M(t,p)X'
    Figure imgb0002
     avec M(t,p) matrice de rotation pour les angles p,t.
  • On en déduit que les deux angles d et g que l'on fera effectuer à chacun des monocristaux géométriques selon x et z''' seront obtenus par les composantes X''x, X''y, X''z de X''(x,y,z) dans le repère x''',y''',z''' où X'' est le vecteur normal au plan y'',z'' dans le référentiel machine. d = arctang (X''z/X''y) g = arctang ((sqrt(X''y**2+X''z**2))/X''x)
    Figure imgb0003
  • Le procédé de positionnement pour obtenir l'orientation optimale représentée aux figures 3A et 3B est décrit plus précisément en référence aux figures 5A, 5B et 5C illustrant trois positions successives. En figure 5A, le monocristal est placé sur le dispositif de positionnement et ses axes géométriques x,y,z sont alignés avec les axes x''',y''',z''' du dispositif d'alignement et de la machine de découpage.
  • On effectue alors une rotation autour de l'axe géométrique x''' ou x de la valeur angulaire d pour amener le vecteur X'' dans le plan x''',y''' (figure 5B). Une rotation d'un angle g du monocristal géométrique selon l'axe z''' amène le vecteur X'' dans une position colinéaire avec l'axe x''' (figure 5C). Après ces deux rotations, le monocristal géométrique x,y,z est orienté parallèlement au plan x''',y''' avec un angle g par rapport à la normale X''' au plan de découpage correspondant aux nécessités du procédé utilisé ultérieurement. Le sciage résultant aura bien les angles t et p par rapport aux axes cristallographies y' et z'. Il est bien entendu que la seconde rotation pourra également être effectuée en tournant le support de découpage d'une angle -g, le monocristal restant immobile comme cela est réalisé dans le mode d'exécution illustré à la figure 6.
  • Ce dernier est constitué par un dispositif de positionnement 1 qui permet d'orienter chaque monocristal 2 hors d'une machine de découpage conformément à une orientation prédéterminée par rapport à un support de découpage se présentant sous forme d'un support 3 sur lequel les monocristaux seront fixés après orientation adéquate. Le dispositif de positionnement 1 comprend à cet effet une table ou un châssis 5 avec une partie supérieure 6 et une partie inférieure 7.
  • Le monocristal 2 à orienter est porté par un dispositif de préhension 8 tournant avec son axe principal orienté parallèlement à l'axe x. Un organe de mesure angulaire, sous forme d'un encodeur 10 permet de mesurer l'angle de rotation d du monocristal autour de l'axe x. Le dispositif de préhension 8 peut se déplacer linéairement selon x grâce à un mécanisme de translation 13.
  • Un plateau rotatif 11 est monté tournant selon l'axe z''' sur la partie inférieure 7 du châssis 1. Un système de mesure angulaire intégré dans le plateau rotatif 11 permet de mesurer l'angle de rotation g autour de l'axe z'''. Le support 3 est maintenu dans une orientation prédéterminée précise sur le plateau rotatif 11.
  • Le plateau rotatif 11 est également monté de façon coulissante suivant la direction z''' sur la partie inférieure 7 du châssis afin de pouvoir rapprocher le support 3 du monocristal 2 au moyen d'un mécanisme de levage 9 pour fixer le monocristal 2 sur le support 3. Après fixation successive de plusieurs monocristaux, le support 3 et les monocristaux 2 peuvent être placés dans la machine de découpage selon une position géométrique prédéterminée de façon que le plan de référence x'''s,y'''s du support 3 corresponde au plan de travail x''',y''' de la machine de découpage et de façon que la perpendiculaire x''' au plan de découpage de la machine soit parallèle à la direction de référence x'''s du support.
  • Ainsi le dispositif décrit utilisant le procédé décrit en détail permet la réalisation de la présente invention, à savoir le positionnement de plusieurs monocristaux sur un support de découpage hors de la machine de découpage de telle manière que les monocristaux, une fois montés sur leur support et introduits sur une machine de découpage, soient découpés simultanément avec une orientation donnée des axes cristallins par rapport au plan de sciage. De plus, la position des monocristaux cylindriques est telle que les génératrices de ceux-ci se trouvent placées parallèlement à la nappe de fils 4 dans le cas d'une scie à fils ou parallèlement à la direction du mouvement définissant l'épaisseur des tranches s'il s'agit d'une découpe avec lame. On mesure pour ceci l'orientation du réseau cristallin par rapport à la forme géométrique du monocristal optiquement ou au moyen de rayons X. Le dispositif de positionnement 1 ou le support de découpage 3 pourront à cet effet avantageusement être agencés pour pouvoir être montés sur un générateur de rayons X de façon que le positionnement des monocristaux puisse être effectué et contrôlé simultanément. L'orientation du plan de découpe y'',z'' par rapport au réseau cristallin x',y,'z' étant imposée par l'application ultérieure, les valeurs des deux angles de rotation des monocristaux d selon l'axe x et g selon l axe z''' du dispositif de positionnement sont déterminés mathématiquement. Une fois les deux rotations réalisées selon les valeurs calculées pour chaque monocristal, les monocristaux se trouveront dans la position recherchée pour la machine de découpage, à savoir perpendiculairement à l'avance (z''') de la découpe ayant en plus leurs plans de découpe (y1''z1'',y2''z2'',y3''z3'') parallèle à celui (y'''z''') de la machine, comme cela est illustré aux figures 7A et 7B pour trois monocristaux Z ayant des axes cristallographiques x1,x2,x3 parallèles au plan x'''y''' de la machine de découpage et du support 3. Le dispositif de positionnement permettra la fixation des monocristaux soit par bridage soit par collage sur le support 3 préindexé par rapport à la machine de découpage. En outre, l'orientation donnée par le procédé minimise dans le cas de monocristaux cylindriques la longueur de sciage. La machine de découpage ne nécessite donc aucun dispositif de réglage pour assurer une découpe selon les spécifications angulaires requises après le transfert des monocristaux sur le support de découpage et de celui-ci dans la machine de découpage. La nappe de fils d'une scie à fils demeure parallèle aux monocristaux géométriques durant toute la découpe tout en assurant une orientation adéquate des tranches ainsi produites. De même, la lame de scie d'une machine à lames demeure perpendiculaire aux monocristaux.
  • Il est bien entendu que le mode de réalisation décrit ci-dessus ne présente aucun caractère limitatif et qu'il peut recevoir toutes modifications désirables à l'intérieur du cadre tel que défini par la revendication 1. En particulier, les deux angles de rotation autour des axes x et z''' pourraient être remplacés par des angles pris et calculés par rapport à d'autres référentiels géométriques et cristallographiques, mais qui aboutissent au même résultat que la normale au plan de découpe de chaque monocristal est orientée dans une direction de référence correspondant à la normale au plan de découpage de la machine et qu'un axe géométrique prédéterminé de chaque monocristal et la normale au plan de découpe sont compris dans un plan de référence correspondant au plan de travail de la machine. De même, le plan de découpe pourra être déterminé par d'autres angles que p et t par rapport au réseau cristallin et le décalage du réseau cristallin par rapport à la forme géométrique de chaque monocristal pourra être indiqué par d'autres angles mesures que a et f.
  • Les dispositifs de préhension pourraient être remplacés par d'autres moyens pour supporter le monocristal en cours d'orientation et pour effectuer une rotation dudit monocristal tel que par exemple des cylindres sur lesquels ledit monocristal est posé temporairement et qui sont montés tournant sur la table ou le châssis. Des supports de rotation pourraient être agencés aux deux extrémités opposées du monocristal. La rotation relative entre ledit monocristal et le support de découpage autour de l'axe z''' pourrait également être obtenu en effectuant une rotation dudit monocristal par rapport au support de découpage qui resterait immobile sur la table ou le châssis du dispositif de positionnement. Le plateau rotatif serait alors remplacé par un organe rotatif selon z''' et portant le support temporaire du monocristal.
  • Les organes de mesures angulaires pourraient être électroniques, optiques ou mécaniques.
  • Le rapprochement ou la mise en contact du monocristal et du support de découpage pourraient être effectué par le bas ou par le haut et en déplaçant soit le support de découpage soit ledit monocristal.
  • Les rotations autour des deux axes horizontal et vertical x,z''' pourraient être interverties dans le temps en effectuant d'abord la rotation autour de l'axe z''' et ensuite la rotation autour de l'axe horizontal x.
  • La translation parallèlement à x pourrait être réalisée en déplaçant non pas le monocristal mais le support de découpage.
  • Le procédé et le dispositif pourraient également être utilisés pour le découpage orienté de monocristaux de toute autre forme géométrique ou de tout autre matériau qu'un monocristal, tel que des ensembles polycristallins à orientation cristalline prédéterminée, des cristaux à mâcles simples ou polysynthétiques, des agrégats cristallins orientés, des alliages, des substances cristallines orientées contenues dans une substance amorphe, par exemple des matériaux polarisants, ou simplement pour donner une forme particulière aux tranches obtenues.

Claims (11)

  1. Procédé pour l'orientation de monocristaux (2) en vue de leur découpe dans une machine de découpage selon un plan de découpe (y'',z'') prédéterminé, caractérisé par le fait que plusieurs monocristaux sont préparés pour une découpe simultanée, qu'on oriente successivement chacun des monocristaux (2) au moyen d'un dispositif de positionnement (1) hors de la machine de découpage selon une orientation prédéterminée par rapport à un support de découpage (3), qu'on fixe successivement chacun des monocristaux (2) conformément à ladite orientation prédéterminée sur le support de découpage (3) dont la mise en place dans la machine de découpage est géométriquement définie par rapport au plan de découpage (y''',z''') de la machine, et qu'on dispose le support de découpage (3) après fixation de ces monocristaux (2) dans la machine de découpage selon ladite mise en place géométriquement définie pour obtenir ladite orientation prédéterminée de chaque monocristal (2) dans la machine de découpage et que l'on découpe simultanément tous les monocristaux (2) montés sur le support de découpage (3).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite orientation prédéterminée est obtenue en disposant chaque monocristal (2) sur le dispositif de positionnement (1) de façon qu'un de ses axes géométriques (x) de la forme géométrique (x,y,z) de chaque monocristal soit compris dans un plan de référence (x'''s,y'''s) correspondant au plan de travail (x''',y''') de la machine de découpage perpendiculaire au plan de découpage (y''',z'''), en effectuant une rotation de chaque monocristal d'un premier angle prédéterminé (d) propre à chaque monocristal autour dudit axe géométrique (x) pour amener la normale (x'') au plan de découpage (y'',z'') du monocristal dans ledit plan de référence, et en effectuant une rotation relative entre le support de découpage (3) et chaque monocristal d'un second angle prédéterminé (g) propre à chaque monocristal autour d'un axe (z''') perpendiculaire audit plan de référence de façon que la normale (x'') au plan de découpe (y'',z'') soit orientée suivant une direction de référence correspondant à la normale au plan de découpage (y''',z''') de la machine, ledit axe géométrique (x) et la normale (x'') au plan de découpe de chaque monocristal (2) étant compris dans ledit plan de référence.
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les premier et second angles de rotation (d,g) sont déterminés mathématiquement.
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on définit l'orientation du plan de découpe (y'',z'') de chaque monocristal par rapport au réseau cristallin (x',y',z'), en ce qu'on mesure l'orientation du réseau cristallin (x',y',z') par rapport à la forme géométrique (x,y,z) de chaque monocristal, et en ce qu'on calcule les premier et second angles de rotation (d,g) en tenant compte de l'orientation du plan de découpe (y'',z'') par rapport au réseau cristallin (x',y',z') et par rapport à la forme géométrique (x,y,z) de chaque monocristal, et que ceci est effectué pour chaque monocristal séparément.
  5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'orientation du réseau cristallin (x',y',z') par rapport à la forme géométrique (x,y,z) est déterminée optiquement ou au moyen de rayons X.
  6. Procédé selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'on utilise des monocristaux (2) dont la forme géométrique est sensiblement cylindrique circulaire, ledit axe géométrique (x) de chaque monocristal (2) correspondant à leur axe principal cristallin et en ce que les monocristaux (2) sont maintenus l'un après l'autre pour fixation et orientation par un système de préhension (8) du dispositif de positionnement (1), l'axe de rotation du système de préhension (8) étant parallèle audit plan de référence (xs''', ys''').
  7. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif de positionnement (1) destiné à orienter les monocristaux (2) hors de la machine de découpage conformément à une orientation prédéterminée par rapport à un support de découpage (3) sur lequel chaque monocristal (2) est destiné à être fixé conjointement et de manière compacte avec d'autres et dont la mise en place dans la machine de découpage est géométriquement définie et dont les axes principaux (x'''s,y'''s) sont parallèles aux axes (x''',y'''') de la machine de découpage.
  8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comprend des premiers moyens (8) pour supporter le monocristal (2) dans une orientation telle qu'un des axes géométriques (x) de la forme géométrique (x,y,z) de chaque monocristal est compris dans un plan de référence correspondant au plan de travail (x''',y''') de la machine de découpage et pour effectuer une rotation du monocristal (2) d'un premier angle prédéterminé (d) autour dudit axe géométrique (x) pour amener la normale (x'') au plan de découpe (y'',x'') du monocristal dans ledit plan de référence et des seconds moyens (11) pour effectuer une rotation relative entre le support de découpage (3) et chaque monocristal (2) d'un second angle prédéterminé (g) autour d'un axe (z''') perpendiculaire audit plan de référence de façon que la normale (x'') au plan de découpe (y'',z'') soit orientée suivant une direction de référence correspondant à la normale au plan de découpage (y''',z''') de la machine.
  9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il comprend des troisièmes moyens (13) permettant un déplacement relatif selon l'axe géométrique (x) des monocristaux (2) pour permettre l'assemblage le plus compact des différents monocristaux (2) sur le support de découpage et des quatrièmes moyens (9) pour effectuer un mouvement de translation relatif entre chaque monocristal (2) et le support de découpage (3) destinés à rapprocher le support de découpage (3) et le monocristal (2) en vue de fixer ce dernier sur le support de découpage, dans ladite orientation prédéterminée.
  10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les premiers moyens comprennent un système de préhension (8) monté de façon tournante selon un axe de rotation sur une partie supérieure (6) d'un châssis (5) du dispositif de positionnement (1) et agencé de façon à supporter le monocristal (2), et un premier organe de mesure angulaire (10) susceptible de déterminer le premier angle de rotation prédéterminé (d), par le fait que les seconds moyens comprennent un plateau rotatif (11) monté de façon tournante par rapport audit châssis (5) et dont le plan principal est parallèle audit plan de référence et à l'axe de rotation du système de préhension (8), ce plateau rotatif (11) étant agencé de façon à maintenir le support de découpage (3) dans une position géométriquement définie, un second organe de mesure angulaire étant prévu pour déterminer ledit second angle de rotation prédéterminé (g), par le fait que les troisièmes moyens comportent un mécanisme de translation (13) parallèlement audit axe de rotation (x) permettant de positionner le monocristal (2) de la manière la plus compacte avec les autres monocristaux montés avant ou après lui sur le support de découpage (3), par le fait que les quatrièmes moyens comprennent un mécanisme de translation (9) selon une direction perpendiculaire (z''') audit plan de référence, permettant le rapprochement du support de découpage (3) et du monocristal (2) et par le fait que le support de découpage (3) est conformé de façon que son positionnement dans la machine de découpage s'effectue selon une position géométrique correspondant à la position géométrique définie sur ledit plateau rotatif de façon que le plan de référence et la direction de référence correspondent au plan de travail (x''',y''') et à la normale (x''') au plan de découpage de la machine.
  11. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le support de découpage (3) et/ou le dispositif de positionnement (1) sont agencés de façon à pouvoir être montés sur un générateur de rayons X.
EP97103800A 1996-04-16 1997-03-07 Procédé pour l'orientation de plusieurs monocristaux posés côte à côte sur un support de découpage en vue d'une découpe simultanée dans une machine de découpage et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé Expired - Lifetime EP0802029B1 (fr)

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