JP2001013092A - 結晶方位測定装置および結晶方位測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、スライス面方向の結晶面と側面方
向の測定する結晶面が直交していない一般的な結晶イン
ゴットに対し、側面測定により周方向基準とスライス面
の両方を決定可能とすることを目的とする。 【解決手段】 結晶インゴット１の側面にＸ線を放射し
回折Ｘ線強度が最高となる結晶面を検出してその法線方
向を測定する測定部３と、結晶インゴット１をその軸で
あるω軸１４の周りに回転させたときの第１、第２の回
転位置でそれぞれ測定した互いに非平行な第１、第２の
結晶面法線ｈ_i ，ｈ_n よりω軸１４に略平行な第３の結
晶面法線ｈ₀ を、この第３の結晶面法線ｈ₀ を軸とする
極座標上で既知である第１、第２の結晶面法線ｈ_i ，ｈ
_n 間の方位角差と各仰角を用い、ベクトル式で求めるデ
ータ処理部１５とを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばシリコンや
水晶等の単結晶試料の結晶方位をＸ線回折を利用して測
定する結晶方位測定装置および結晶方位測定方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハは、通常チョクラルスキー
引上げ法などで形成された単結晶インゴットを円筒状に
加工した後、薄板状に切断して形成されるが、半導体ウ
ェハは結晶方向によって大きく特性が異なるため、結晶
方向を考慮して切断がなされなければならない。

【０００３】従来、単結晶インゴットからウェハを形成
するには、インゴットの周方向基準であるオリフラ面カ
ットのためのオリフラ面検出用の結晶回折装置と、スラ
イシングのためのスライス面決定のためのＸ線回折装置
との２つのＸ線回折装置を用いてそれぞれ測定してい
た。あるいはこれらを改善して１つのＸ線回折装置でイ
ンゴットの側面の測定のみでオリフラ面だけでなくスラ
イス面も決定できるようにした装置が知られている（特
開平０６−８９８８７号公報）。この後者の装置では次
のような方法がとられている。

【０００４】この装置の結晶方位検出部には、Ｘ線発生
部と検出部が、測定する結晶面の回折角θ₀ に合わせて
配置されている。インゴットの側面の測定点にＸ線をあ
て、インゴットをインゴット軸に対し回転していくと、
結晶面の法線が軸線の方向になると回折Ｘ線が最大にな
る。この位置でインゴットの回転を停止させ、次に結晶
方位検出部を軸線に対し９０度方向転換してから、回転
軸に対し左右に回転させ、さらに回折Ｘ線がピークとな
る回転角を読み取る。これにより結晶面法線のインゴッ
ト軸方向の倒れ角がわかる。同様に周方向に９０度離れ
た別の結晶面法線の倒れ角が求まる。

【０００５】測定する結晶面が、面指数（１００）の単
結晶インゴット５１の場合を図１６に示す。インゴット
軸５２方向の（１００）面の法線ｈ₀ は測定した結晶面
法線ｈ₁ ，ｈ₂ それぞれと直交する。ｈ₀ ，ｈ₁ ，ｈ₂
が互いに直交することにより、ｈ₁ の倒れ角がｈ₀ のＸ
方向の倒れ角になり、ｈ₂ の倒れ角がｈ₀ のＹ方向の倒
れ角になるのでｈ₀ の方向を容易に求めることができ
る。このようにして、インゴットの側面の測定のみでス
ライス面決定を行うことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した側面の測定で
スライス面を決定できるようにした装置では、（１０
０）面測定の場合はよいが、他の場合、即ちスライス面
法線方向の結晶面法線と側面方向の測定する結晶面法線
が直交する関係にない場合に誤差が生じる問題がある。
具体的には、後述する図４に示すように、スライス面が
（５１１）面ｈ₀ 、測定する面が（５１１）面ｈ₁ 〜ｈ
₈ の場合がある。ｈ₁ 〜ｈ₈ は何れもｈ₀ と直交せず、
２度あまり倒れている。しかもｈ₁ 〜ｈ₈ の方位も直交
していない。この場合、上述の装置ではｈ₀ の方向が正
確に定まらない。また、上述した装置の第２の問題は結
晶方位検出部の回転機構および方向転換機構を必要とす
る点である。

【０００７】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
第１に、スライス面方向の結晶面と側面方向の測定する
結晶面が直交していない一般的な結晶インゴットに対
し、側面測定によりスライス面あるいは周方向基準（オ
リフラ面、ｖノッチ等）あるいはその両方を決定するこ
とができ、第２に、測定部の回転および方向転換を行わ
ずに側面測定によりスライス面あるいは周方向基準ある
いはその両方を決定することができる簡便な結晶方位測
定装置および結晶方位方法を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の結晶方位測定装置は、略円筒状であ
る結晶インゴットの保持手段と、前記結晶インゴットの
側面の略１点に向けてＸ線を放射し前記側面上の回折Ｘ
線強度が最高となる結晶面を検出してその結晶面法線の
方向を測定する測定部と、この測定部又は前記結晶イン
ゴットの何れかを略前記結晶インゴットの軸であるω軸
の周りにω回転させるω回転機構と、このω回転の第１
及び第２の位置で前記測定部によりそれぞれ測定した互
いに非平行な第１及び第２の結晶面法線ｈ_i ，ｈ_n より
前記ω軸に略平行な第３の結晶面法線ｈ₀ を、この第３
の結晶面法線ｈ₀ を軸とする極座標上で既知である前記
第１及び第２の結晶面法線ｈ_i ，ｈ_n 間の方位角差ω_in
と各仰角γ_i ，γ_n を用い、＊を内積、×を外積とし
て、ベクトル式、

【数２】ｈ₀ ＝［sin ω_in・cos γ_i ・cos γ_n ・ｈ_i
×ｈ_n＋（sin γ_i −sin γ_n ・ｈ_i ＊ｈ_n ）・ｈ_i＋
（sin γ_n −sin γ_i ・ｈ_i ＊ｈ_n ）・ｈ_n ］／［（si
n ω_in・cos γ_i ・cos γ_n ）² ＋ sin² γ_i＋ sin²
γ_n −２・sin γ_i ・sin γ_n ・ｈ_i ＊ｈ_n ］ で求めるデータ処理部とを有することを要旨とする。こ
の構成により、測定部で、側面測定により側面に略直交
する互いに非平行な第１及び第２の結晶面法線が測定さ
れて、次いで、データ処理部で、この第１及び第２の結
晶面法線に対し位置関係が既知であるω軸に略平行な第
３の結晶面法線がベクトル式を用いて求められ、この第
３の結晶面法線を基にスライス面が決定される。

【０００９】請求項２記載の結晶方位測定装置は、略円
筒状である結晶インゴットの保持手段と、前記結晶イン
ゴットの軸であるω軸に垂直な測定平面内で当該結晶イ
ンゴットの側面の略１点に向けてＸ線を放射するＸ線源
及び所定の広がりを持った回折Ｘ線を前記測定平面に非
対称な検出開口で部分的に検出する検出器を備えた測定
部と、この測定部又は前記結晶インゴットの何れかを前
記ω軸の周りにω回転させるω回転機構と、前記検出器
のピーク出力の大きさを用いて検出された結晶面の法線
の前記ω軸方向への倒れ角を求めるデータ処理部とを有
することを要旨とする。この構成により、側面測定によ
り、所定の広がりを持った回折Ｘ線が測定平面に非対称
な検出開口を持つ検出器で部分的に検出され、結晶イン
ゴットをω軸に対し回転させたときのこの検出器のピー
ク出力の大きさにより、側面に略直交する複数の結晶面
法線のω軸方向への倒れ角を求めることができて（オフ
カットの場合でも）周方向基準を決定することが可能と
なる。次いで、このように、側面に略直交する複数の結
晶面法線のω軸方向への倒れ角が求められることで、こ
れらの結晶面法線と位置関係が既知である略ω軸方向の
結晶面法線のω軸からの傾斜方向を求めることができ
て、これを基にスライス面を決定することが可能とな
る。

【００１０】請求項３記載の結晶方位測定装置は、略円
筒状である結晶インゴットの保持手段と、前記結晶イン
ゴットの軸であるω軸に垂直な測定平面内で当該結晶イ
ンゴットの側面の略１点に向けてＸ線を放射するＸ線源
及び所定の広がりを持った回折Ｘ線をそれぞれ部分的に
検出する前記ω軸方向に並設された複数の検出器を備え
た測定部と、この測定部又は前記結晶インゴットの何れ
かを前記ω軸の周りにω回転させるω回転機構と、前記
複数の検出器のピーク出力の大きさを比較して検出され
た結晶面の法線の前記ω軸方向への倒れ角を求めるデー
タ処理部とを有することを要旨とする。この構成によ
り、側面測定により、所定の広がりを持った回折Ｘ線が
ω軸方向に並設された複数の検出器でそれぞれ部分的に
検出され、結晶インゴットをω軸に対し回転させたとき
のこの複数の検出器のピーク出力の大きさを比較するこ
とにより、側面に略直交する複数の結晶面法線のω軸方
向への倒れ角を求めることができて（オフカットの場合
でも）周方向基準を決定することが可能となる。次い
で、このように、側面に略直交する複数の結晶面法線の
ω軸方向への倒れ角が求められることで、これらの結晶
面法線と位置関係が既知である略ω軸方向の結晶面法線
のω軸からの傾斜方向を求めることができて、これを基
にスライス面を決定することが可能となる。

【００１１】請求項４記載の結晶方位測定装置は、略円
筒状である結晶インゴットの保持手段と、前記結晶イン
ゴットの軸であるω軸に垂直な測定平面内で当該結晶イ
ンゴットの側面の略１点に向けてＸ線を放射するＸ線源
及び所定の広がりを持った回折Ｘ線を前記ω軸方向に移
動することで部分的に検出する検出器を備えた測定部
と、この測定部又は前記結晶インゴットの何れかを前記
ω軸の周りにω回転させるω回転機構と、前記検出器の
ピーク出力を与える移動位置を用いて検出された結晶面
の法線の前記ω軸方向への倒れ角を求めるデータ処理部
とを有することを要旨とする。この構成により、側面測
定により、所定の広がりを持った回折Ｘ線がω軸方向に
移動可能な検出器で部分的に検出され、結晶インゴット
をω軸に対し回転させたときのこの検出器のピーク出力
を与える移動位置を用いることにより、側面に略直交す
る複数の結晶面法線のω軸方向への倒れ角を求めること
ができて（オフカットの場合でも）周方向基準を決定す
ることが可能となる。次いで、このように、側面に略直
交する複数の結晶面法線のω軸方向への倒れ角が求めら
れることで、これらの結晶面法線と位置関係が既知であ
る略ω軸方向の結晶面法線のω軸からの傾斜方向を求め
ることができて、これを基にスライス面を決定すること
が可能となる。

【００１２】請求項５記載の結晶方位測定装置は、略円
筒状である結晶インゴットの保持手段と、前記結晶イン
ゴットの軸であるω軸に垂直な測定平面内で当該結晶イ
ンゴットの側面の略１点に向けてＸ線を放射するＸ線
源、略前記測定平面上に配置された回折Ｘ線の検出器及
びこの検出器の前面を前記ω軸方向に移動することで所
定の広がりを持った回折Ｘ線を部分的に通過させるコリ
メータを備えた測定部と、この測定部又は前記結晶イン
ゴットの何れかを前記ω軸の周りにω回転させるω回転
機構と、前記検出器のピーク出力を与える前記コリメー
タの移動位置を用いて検出された結晶面の法線の前記ω
軸方向への倒れ角を求めるデータ処理部とを有すること
を要旨とする。この構成により、側面測定により、所定
の広がりを持った回折Ｘ線がω軸方向に移動可能なコリ
メータを部分的に通過して検出器で検出され、結晶イン
ゴットをω軸に対し回転させたときの検出器のピーク出
力を与えるコリメータの移動位置を用いることにより、
側面に略直交する複数の結晶面法線のω軸方向への倒れ
角を求めることができて（オフカットの場合でも）周方
向基準を決定することが可能となる。次いで、このよう
に、側面に略直交する複数の結晶面法線のω軸方向への
倒れ角が求められることで、これらの結晶面法線と位置
関係が既知である略ω軸方向の結晶面法線のω軸からの
傾斜方向を求めることができて、これを基にスライス面
を決定することが可能となる。

【００１３】請求項６記載の結晶方位測定装置は、上記
請求項２乃至５の何れかに記載の結晶方位測定装置にお
いて、前記データ処理部は、前記ω回転の複数の位置で
それぞれ求めた前記倒れ角を用いて前記ω軸に略平行な
別の結晶面法線ｈ₀ の前記ω軸に対する傾斜方向を求め
る機能を持つことを要旨とする。この構成により、デー
タ処理部は、側面に略直交する複数の結晶面法線に対し
位置関係が既知であるω軸に略平行な別の結晶面法線ｈ
₀ のω軸に対する傾斜方向を求め、これを基にスライス
面を決定する。

【００１４】請求項７記載の結晶方位測定方法は、上記
請求項２乃至５の何れかに記載の結晶方位測定装置によ
り、前記ω回転の複数の位置で検出された結晶面につい
てそれぞれ前記倒れ角を求める第１の段階と、この倒れ
角より前記ω軸に略平行な別の結晶面法線ｈ₀ の前記ω
軸に対する傾斜方位を求める第２の段階と、この傾斜方
位を基に前記検出された結晶面を選択して前記結晶イン
ゴットの周方向基準の加工方位を決める第３の段階とを
有することを要旨とする。この構成により、側面に略直
交する複数の結晶面法線に対し位置関係が既知であるω
軸に略平行な別の結晶面法線ｈ₀ のω軸に対する傾斜方
位を求め、この傾斜方位を基に所定の結晶面を選択し、
この選択された結晶面法線より周方向基準を決定する。

【００１５】請求項８記載の結晶方位測定方法は、略円
筒状である結晶インゴットを保持し、前記結晶インゴッ
トの軸であるω軸に垂直な測定平面内で当該結晶インゴ
ットの側面の略１点に向けてＸ線を放射するＸ線源及び
所定の広がりを持った回折Ｘ線を前記測定平面に非対称
な検出開口で部分的に検出する検出器を備えた測定部を
用い、この測定部又は前記結晶インゴットの何れかを略
前記ω軸の周りにω回転させながら前記測定平面に沿っ
て前記Ｘ線を放射し、前記検出器のピーク出力を与える
回転位置から検出された結晶面の法線の方位を求める第
１の段階と、一周の前記ω回転の間の複数の結晶面に対
応する各ピーク出力の大きさを互いに比較して前記検出
された結晶面を選択し、前記結晶インゴットの周方向基
準の加工方位を決める第２の段階とを有することを要旨
とする。この構成により、結晶インゴットをω軸の周り
にω回転させながら、所定の広がりを持った回折Ｘ線の
ピーク出力を測定平面に非対称な検出開口を持つ検出器
で検出し、一周のω回転の間の検出された各ピーク出力
の大きさを互いに比較することで所定の結晶面を選択
し、この選択された結晶面法線より周方向基準を決定す
る。

【００１６】請求項９記載の結晶方位測定方法は、略円
筒状である結晶インゴットを保持し、前記結晶インゴッ
トの軸であるω軸に垂直な測定平面内で当該結晶インゴ
ットの側面の略１点に向けてＸ線を放射するＸ線源及び
所定の広がりを持った回折Ｘ線をそれぞれ部分的に検出
する前記ω軸方向に並設された複数の検出器を備えた測
定部を用い、この測定部又は前記結晶インゴットの何れ
かを略前記ω軸の周りにω回転させながら前記測定平面
に沿って前記Ｘ線を放射し、前記複数の検出器のピーク
出力を与える回転位置から検出された結晶面の法線の方
位を求める第１の段階と、一周の前記ω回転の間の各検
出器の複数の結晶面に対応する各ピーク出力の大きさを
互いに比較して前記検出された結晶面を選択し、前記結
晶インゴットの周方向基準の加工方位を決める第２の段
階とを有することを要旨とする。この構成により、結晶
インゴットをω軸の周りにω回転させながら、所定の広
がりを持った回折Ｘ線のピーク出力をω軸方向に並設さ
れた複数の検出器でそれぞれ部分的に検出し、一周のω
回転の間の複数の検出器の各ピーク出力の大きさを互い
に比較することで所定の結晶面を選択し、この選択され
た結晶面法線より周方向基準を決定する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１８】図１乃至図６は、本発明の第１の実施の形
態を示す図である。まず、図１を用いて、結晶方位測定
装置の構成を説明する。略円筒状のシリコンの単結晶イ
ンゴット１は、インゴット軸１４に対して回転されるよ
うに、回転駆動部２によりその両端で支持されている。
単結晶インゴット１の回転角は、図示しないエンコーダ
で読み取られ、その読取り信号はデータ処理部１５に送
られる。結晶方位検出部（測定部）３は、Ｘ線管４、こ
のＸ線管４から発生したＸ線を単結晶インゴット１の側
面の１点Ｃに向けて放射するＸ線ａ₁ に絞るコリメータ
５及びＣ点からの回折Ｘ線ａ₂ を検出する検出器６が、
単結晶インゴット１結晶面の回折角θ₀に合わせて配置
されている。Ｘ線管４は、管電圧４０ｋＶの銅をターゲ
ットとするもので、約８ｋｅＶの銅の特性Ｘ線Ｋ_αを使
用している。検出器６は、ガスを用いた比例計数管であ
り、Ｘ線のフォトンカウントを行うものである。検出器
６の検出出力はデータ収集部１８でカウントされ、デジ
タルデータとしてデータ処理部１５に送られる。結晶方
位検出部３は、方向転換部１２によりＣ点を通りインゴ
ット軸１４に直交する軸線１１に対して回転されること
で方向転換されるとともに、ベース１３上に設けられた
回転駆動部９によりＣ点を通りインゴット軸１４及び軸
線１１に直交する回転軸７に対し回転されるようになっ
ている。８は回転軸部材である。この回転角度は回転駆
動部９の回転駆動軸部材１０に取付けられた図示しない
エンコーダにより読み取られ、データ処理部１５に送ら
れる。単結晶インゴット１の回転駆動部２、結晶方位検
出部３の方向転換部１２及び回転駆動部９それぞれは、
機構制御部１９を介してデータ処理部１５に接続され、
データ処理部１５からの指令で駆動される。データ処理
部１５は、通常の計算機であり、図示しないＣＰＵ、必
要なプログラム等を記憶しているディスク、メモリ、イ
ンタフェース、キーボード、表示器、機構制御部１９に
指令を出して所定の手順で測定を行う測定制御部等を有
し、測定して得られたデータからワーク座標での側面に
略直交する結晶面法線の方向を求めるｈ_i ，ｈ_n 計算部
１６、ｈ_i，ｈ_n よりインゴット軸１４に略平行な第３
の結晶面法線を求めるｈ₀ 計算部１７を備えている。

【００１９】図２は、結晶方位検出部３を９０度方向転
換した配置を示す図であり、図１を上方から見たもので
ある。

【００２０】次に、上述のように構成された結晶方位測
定装置の作用を説明する。図１に示すように、単結晶イ
ンゴット１の側面の測定点ＣにＸ線ａ₁ をあて、単結晶
インゴット１をインゴット軸１４に対し回転していく
と、結晶面法線ｈ_i が軸線１１の方向になると、回折Ｘ
線ａ₂ の強度が最大になる。この回転位置Ω_i で単結晶
インゴット１の回転を停止させる。次に、図２に示すよ
うに、結晶方位検出部３を軸線１１に対し９０度方向転
換してから、回転軸７に対し左右に回転させ、さらに回
折Ｘ線ａ₂ がピークとなる回転角を読み取る。これによ
り、法線ｈ_i のインゴット軸１４方向の倒れ角θ_i がわ
かる。同様に、周方向に離れた別の法線ｈ _n の倒れ角が
求まる。

【００２１】図３の（ａ）は、ｈ_i ，ｈ_n の測定値
（Ω，θ）を示している。前述した測定により、この図
に示すｈ_i ，ｈ_n のワークに固定した座標ＸＹＺでの位
置（Ω_i，θ_i ），（Ω_n ，θ_n ）が得られる。ｈ_i ，
ｈ_n 計算部１６は、ｈ_i ，ｈ_n のＸＹＺ方向の成分を次
式により計算する。

【００２２】

【数３】 図３の（ｂ）は、ｈ₀ ，ｈ_i ，ｈ_n の関係を示してい
る。この図は、ｈ₀ を軸とした極座標で表したものであ
り、ｈ_i ，ｈ_n 間の方位角差をω_inとし、各仰角を
γ_i ，γ_n とすると、これらの値はｈ_i ，ｈ_n ，ｈ₀ の
間の所定の関係から既知である（後述）。ｈ₀ 計算部１
７は、このω_in，γ_i ，γ_n を用いて、式（１），
（２）で求めたｈ_i ，ｈ_n から次式（３）でｈ₀ を計算
する。

【００２３】

【数４】 ｈ₀ ＝［sin ω_in・cos γ_i ・cos γ_n ・ｈ_i ×ｈ_n ＋（sin γ_i −sin γ_n ・ｈ_i ＊ｈ_n ）・ｈ_i ＋（sin γ_n −sin γ_i ・ｈ_i ＊ｈ_n ）・ｈ_n ］ ／［（sin ω_in・cos γ_i ・cos γ_n ）² ＋ sin² γ_i ＋ sin² γ_n −２・sin γ_i ・sin γ_n ・ｈ_i ＊ｈ_n ］ …（３） 計算はＸＹＺ方向の成分として計算する。成分ｈ_0x，ｈ
_0y，ｈ_0zが求められるので、これを適宜極座標に変換す
る。例えば、下式でＺ軸からの傾斜δと方位ωが計算さ
れる。

【００２４】

【数５】 δ＝ａtan(√（ｈ_0x＾２＋ｈ_0y＾２）／ｈ_0z） …（４） ω＝０ （δ＜＝εの場合（εは微少値）） ω＝ａtan(ｈ_0y／ｈ_0x） （δ＞εで｜ｈ_0x｜＞＝｜ｈ_0y｜かつ ｈ_0x＞０の場合） ω＝１８０゜＋ａtan(ｈ_0y／ｈ_0x） （δ＞εで｜ｈ_0x｜＞＝｜ｈ_0y｜かつ ｈ_0x＜０の場合） ω＝９０゜−ａtan(ｈ_0x／ｈ_0x） （δ＞εで｜ｈ_0y｜＞｜ｈ_0x｜かつ ｈ_0y＞０の場合） ω＝２７０゜−ａtan(ｈ_0x／ｈ_0y） （δ＞εで｜ｈ_0y｜＞｜ｈ_0x｜かつ ｈ_0y＜０の場合） …（５） 図４は、法線の関係を示している。この図を参照して、
ω_in，γ_i ，γ_n の値を具体的にｈ₀ が（５１１）面の
場合を例にして説明する。この場合、測定する結晶面法
線は周方向にできるｈ₁ 〜ｈ₈ の８つの（５１１）面の
法線の内の２つである。図に示すように、ｈ₁ 〜ｈ₈ は
インゴット軸１４方向に±２．１度だけ倒れており、ま
た互いに非直交である。ｈ₁ 〜ｈ₈ の内、なるべく直角
に近い２法線を測定するのがｈ₀ が精度良く求まるの
で、測定は例えばｈ₁ とｈ₃ のように１つおきに行う。
測定開始点を選べばｈ_i ，ｈ_n が判別でき、γ_i ，
γ_n ，ω _inを知ることができる。測定開始点が不明の場
合は、ｈ_i ，ｈ_n は次のように判別できる。図５は法線
の判別を行うフローチャートである。まず、最初のｈ_i
（Ω_i ，θ_i ）を測定し、次にピークの出る回転角Ω_c
のみを求め、さらにΩ回転し、次にｈ_n （Ω_n ，θ_n ）
を求める。そして、図に示すフローチャートにしたが
い、Ω_n −Ω_i の値（ステップ１０１）、Ω_c −Ω_i の
値（ステップ１０２，１０３）、θ_i とθ_n （ステップ
１０４，１０５，１０６，１０７）の３つの判定で
ｈ_i ，ｈ_n を判別する（ステップ１０８）。

【００２５】図６は、他の結晶の法線の関係を示す図で
ある。図６（ａ），（ｂ）は、ｈ₀が（１１１）面の場
合であり、このときは測定する結晶面法線は周方向にで
きるｈ₁ 〜ｈ₆ の（２１１）面法線の内の２つである。
ｈ₁ 〜ｈ₆ は６０度おきになり、それぞれｈ₀ に直交す
る。この場合も同様に式（１）〜式（５）を用いてｈ ₀
を求めることができるが、γ_i とγ_n が０であるので、
式（３）は次式、 ｈ₀ ＝ｈ_i ×ｈ_n ／sin ω_in …（３′） と単純化することができ、この式（３′）を用いてもよ
い。勿論、式（３）をそのまま用いても同じ結果とな
る。図６（ａ），（ｂ）で、測定する結晶面法線を
ｈ₁ ′〜ｈ₆ ′の（１１０）面法線としても同様にｈ₀
を求められる。図６（ｃ），（ｄ）は、ｈ₀ が（１１
０）面の場合であり、このときは測定する結晶面法線は
周方向にできるｈ₁ 〜ｈ₄ の（２１１）面法線の内の２
つである。この場合も同様にｈ₀ を求めることができ
る。

【００２６】上述したように、本発明の第１の実施の形
態によれば、スライス面法線方向の結晶面法線と測定す
る結晶面法線が直交していない一般的な場合でも、まず
側面測定により側面に略直交する結晶面法線の方向を２
方向求め、周方向基準（オリフラ面）を決定し、次に、
ｈ_i ，ｈ_n 計算部１６でワーク座標でのこの２方向の直
交座標成分を求め、この値より、ｈ₀ 計算部１７でスラ
イス面法線方向の所定の結晶面法線の方向を求めること
ができ、この方向を基にスライス面を決定できる。

【００２７】図７には、第１の実施の形態の変形例を示
す。上記第１の実施の形態では、方向転換（φ）を回転
（θ）の上に乗せる構造を採用しているが、これは図７
に示すように、回転駆動部２４（θ）を方向転換部２５
（φ）に乗せる構造であっても同様に測定することがで
きる。また、同図に示すように、インゴット１はワーク
プレート２２が接着されたものでも測定できることは明
らかである。この場合インゴット１は、回転するプレー
ト保持台２３でワークプレート２２を基準として位置決
め保持され、測定はワークプレート２２が邪魔にならな
い範囲で行われ、各結晶面法線の方向はワークプレート
基準で求められる。

【００２８】図８乃至図１２には、本発明の第２の実施
の形態を示す。図８を用いて、結晶方位測定装置の構成
を説明する。略円筒状のシリコンの単結晶インゴット３
１は、インゴット軸３８に対して回転されるように、回
転駆動部３２によりその両端で支持されている。回転駆
動部３２は図示しない機構制御部で制御され、単結晶イ
ンゴット３１の回転角は、図示しないエンコーダで読み
取られ、その読取り信号はデータ処理部に送られる。結
晶方位検出部３３は、Ｘ線管３４、このＸ線管３４から
発生したＸ線をインゴット軸３８に垂直な測定平面内で
単結晶インゴット３１の側面の１点Ｃに向けて放射する
Ｘ線ａ₁ に絞るコリメータ３５ａ，３５ｂ及びＣ点から
の回折Ｘ線ａ₂ を検出する検出器３６が、単結晶インゴ
ット１結晶面の回折角θ₀ に合わせて配置されている。
検出器３６はコリメータ３７で検出開口を制限され、こ
の検出開口は測定平面に非対称にインゴット軸３８方向
にずらして配置されている。なお、図では、検出器３６
はずらして配置されているが、必ずしもずらして配置し
なくても、その前面のコリメータ３７のみずらして検出
開口をずらすようにしてもよい。

【００２９】次に、図９を用いて、上述のように構成さ
れた結晶方位測定装置の作用を説明する。図９は、回折
Ｘ線ａ₂ と検出器３６の関係を示している。Ｘ線ａ₁ 及
び回折Ｘ線ａ₂ は実際には広がりを持っている。測定結
晶面（１１０）（実際にはこれと平行な（２２０）面を
測定）のとき、回折角θ₀ は２３．６７度であり、具体
的にコリメータ３５ａ，３５ｂをそれぞれ１mmφの開口
とし、Ｌ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ ₃ をそれぞれ１３５，８１，１２
６mmとすると、Ｘ線ａ₁ はＣ点で半値幅２．５mmφ、全
幅４mmφ、回折Ｘ線ａ₂ はコリメータ３７位置で、半値
幅０．８×５mm、全幅１×９mmの略楕円形となる。単結
晶インゴット３１の側面の測定点ＣにＸ線ａ₁ をあて、
単結晶インゴット３１をインゴット軸３８に対し回転し
ていくと、結晶面法線ｈ_i がインゴット軸３８に垂直な
軸線３９の方向になると、回折Ｘ線ａ₂ の強度が最大に
なる。ここで、結晶面法線ｈ_i が軸線３９に真直ぐ向い
ている場合は、回折Ｘ線ａ₂ の中心は測定平面に沿って
放射されるが、結晶面法線ｈ_i がインゴット軸３８方向
に倒れていると、回折Ｘ線ａ₂ は点線あるいは１点鎖線
で示すように倒れ角θ_i に略比例してインゴット軸３８
方向にずれてくる。この場合、具体的にはθ_i が１度に
対し、ずれは１．７７mmである。検出器３６のコリメー
タ３７はその開口の端が略測定平面の位置になるように
配置されているので、回折Ｘ線ａ₂ は測定平面を境とす
る一方の側だけが測定され、検出器３６のピーク出力Ｉ
_i は倒れ角θ_i により敏感に変化する。

【００３０】図１０は、結晶面法線の倒れ角θ_i と検出
器ピーク出力Ｉ_i の関係を示している。その関係は、
ｋ，θ₀₀を定数として、概略下式で表される。

【００３１】 Ｉ_i ＝ｋ・（θ₀₀−θ_i ） …（６） この式で、ｋとθ₀₀を予め求めておけば、ピーク出力Ｉ
_i より倒れ角θ_i を求めることができるが、検出器３６
のゲイン変動でｋが変動し、誤差が大きくなるので後述
する方法で計算する。データ処理部は、結晶面法線ｈ_i
による検出器３６の出力がピークになるときの回転位置
Ω_i とピーク出力Ｉ_i を記憶する。さらに回転を続け、
同様に測定することで１周の間に４つの結晶面法線ｈ_i
についてそれぞれΩ_i ，Ｉ_i を得る（ｉ＝１〜４）。

【００３２】図１１は、結晶面法線の関係を示してい
る。この図を参照して、データ処理部での結晶面法線の
倒れ角の計算を説明する。同図には、測定された４つの
（１１０）面法線ｈ_i （ｉ＝１〜４）とインゴット軸３
８に略平行な（１００）面法線ｈ₀ が示されている。ま
ず法線ｈ₁ の倒れ角θ₁ は、ｈ₃ の倒れ角θ₃ とθ₁ ＝
−θ₃ の関係があるので、式（６）よりｋを消去でき、
式

【数６】 θ₁ ＝θ₀₀・（Ｉ₃ −Ｉ₁ ）／（Ｉ₃ ＋Ｉ₁ ） …（７） で求められる。同様にｈ₂ の倒れ角θ₂ は、θ₂ ＝−θ
₄ の関係があるので、式

【数７】 θ₂ ＝θ₀₀・（Ｉ₄ −Ｉ₂ ）／（Ｉ₄ ＋Ｉ₂ ） …（８） で求められる。θ₀₀は予め求めておくが、θ₀₀は変動が
少ないので精度良くθ₁，θ₂ が求められる。次に、ｈ
₀ ，ｈ₁ ，ｈ₂ が互いに直交することから、ｈ₀のｈ₁
方向の傾斜角δ₁ とｈ₂ 方向の傾斜角δ₂ が次式で求め
られる。

【００３３】 δ₁ ＝−θ₁ …（９） δ₂ ＝−θ₂ …（10） このδ₁ ，δ₂ は適宜傾斜方位ωと傾斜量δに変換して
出力させることもできる。以上、本実施の形態に係る結
晶方位測定装置で求めた結晶方位を用いてｖノッチの加
工及びスライス加工を行うことができる。

【００３４】図１２は、ｖノッチの加工及びスライス加
工時の調整量を説明するための図である。この図を参照
してｖノッチの加工を説明する。図の結晶インゴット３
１は、オフカット用のインゴットであり、結晶面ｈ₀ か
らずらしてスライス（オフカット）するために、予めず
らして形成したもので、形成誤差分のずれはあるが、ｈ
₀ の方向はインゴット軸３８からの目的の方向ｈ_a に近
い位置にある。このような結晶インゴット３１に対して
周方向基準としてのｖノッチ４０を加工するとき、単に
結晶方位識別用としてｈ₁ 〜ｈ₄ のどの方向に加工して
よいというものでなく、オフカット方向も識別できるも
のでなければならない。このような場合でも本実施の形
態によれば、ｈ₁ 〜ｈ₄ の測定でｈ₀ の傾斜方位がわか
るので、ｈ₁ 〜ｈ₄ のどちらにｖノッチ４０を加工すれ
ばよいかが判定できる。例えば、スライス面に対する結
晶面ｈ₀ の方位の反時計回り４５度方向にｖノッチ４０
を付けることにする場合、ｈ₂ をｖノッチ４０の加工方
向とする。ｈ₂ を測定したときの回転角Ω₂ が測定され
ているので正確に加工できる。

【００３５】次に、オフカットの場合のスライス加工を
説明する。スライス加工は本実施の形態で求めたｈ₀ の
方向と目的の方向ｈ_a との差分だけインゴット３１の方
向を調整してスライスすればよいことになる。図１２
（ａ）は、結晶インゴット３１をｈ₁ ，ｈ₂ 方向にそれ
ぞれ傾斜（Δδ₁ ，Δδ₂ ）させる調整法を示し、図１
２（ｂ）は、結晶インゴット３１をインゴット軸につい
ての回転（ΔΩ）と傾斜（Δδ）させる調整法を示す。
何れの場合もｈ₀ とｈ_a から調整量が計算できる。

【００３６】上述したように、本発明の第２の実施の形
態によれば、インゴット軸３８に垂直な測定平面内でＸ
線ａ₁ を単結晶インゴット３１の側面の測定点Ｃに向け
て放射し、回折Ｘ線ａ₂ を測定平面に非対称に配置され
た検出開口で部分的に検出するので、結晶方位検出部３
３を回転や方向転換させることなく、単結晶インゴット
３１をインゴット軸３８に対し回転させたときの検出器
ピーク出力の大きさより側面に略直交する結晶面法線の
インゴット軸３８方向の倒れ角を求めることができる。
これは回折Ｘ線ａ₂ に広がりがあり、倒れ角によるずれ
があることを利用している。さらに、検出開口の端を略
測定平面に合わすことで回折Ｘ線ａ₂ の略測定平面を境
とする片側のみ測定するようにしてずれに対する感度を
高め、倒れ角を正確に求めることができる。側面に略直
交する複数の結晶面法線の倒れ角を測定することで、側
面の測定のみで、略インゴット軸３８の方向の結晶面法
線のインゴット軸３８からの傾斜角を求めることができ
る。側面に略直交する複数の結晶面法線の倒れ角を測定
することで、側面の測定のみで、略インゴット軸３８の
方向の結晶面法線のインゴット軸３８からの傾斜方位を
知り、周方向基準（ｖノッチ４０）を加工する方位を求
めることができる。また、側面に略直交する複数の結晶
面法線の倒れ角を測定することで、側面の測定のみで、
略インゴット軸３８の方向の結晶面法線のインゴット軸
３８からの傾斜角を求め、インゴット軸３８を略垂直に
スライス加工するときの角度調整量を求めることができ
る。

【００３７】上記第２の実施の形態の第１の変形例を説
明する。上記第２の実施の形態におけるｖノッチ４０の
加工方位決定は別の方法で行うことも可能である。これ
を、前記図１２を参照して説明する。結晶面法線ｈ₀ が
図の方向に傾斜している場合、ｈ₁ とｈ₂ がピーク出力
が大きく、ｈ₃ ，ｈ₄ が小さいので、結晶面法線ｈ₀の
方位の反時計回り４５度方向にｖノッチをつけることに
する場合、大きい２つの方位の内の反時計回り側である
ｈ₂ を選んでｖノッチ加工方位とする。即ち、１周の間
に４つの法線ｈ_i についてそれぞれのピーク出力を得
て、その大きさを比較して周方向基準（ｖノッチ）の加
工方位を決定することができる。この方法によれば、ｈ
_i の倒れ角を求める必要はない。

【００３８】第２の実施の形態の第２の変形例を、図１
３を用いて説明する。この変形例は、検出器を２式とし
たものである。この場合、法線ｈ_i の倒れ角を求める
際、２つの検出器３６ａ，３６ｂの出力を用いることで
統計精度を上げることができる。また、２つの検出器３
６ａ，３６ｂの出力の比ないし差を用いるようにして反
対側の法線と組み合わせることなく精度良く倒れ角を求
めることもできる。ここで、検出器の数は２つでなくも
っと増やし、直接回折Ｘ線ａ₂ の強度分布を測るように
して精度を上げることもできる。また、前述したよう
に、１周の間に法線ｈ_i についてそれぞれのピーク出力
を得てその大きさを比較し、周方向基準の加工方位を決
定することもできる。この場合には、ｈ_i の倒れ角を求
める必要はない。

【００３９】第２の実施の形態の第３の変形例を、図１
４を用いて説明する。この変形例は、検出器を可動とし
たものである。この場合、検出器駆動部４１で検出器３
６をインゴット軸３８の方向に移動させ、ピーク出力と
なる位置から法線ｈ_i の倒れ角を求める。各移動位置で
出力を収集し、プロフィールの中心を求めることでピー
クが精度良く求められる。

【００４０】第２の実施の形態の第４の変形例を、図１
５を用いて説明する。この変形例は、検出器に可動コリ
メータを付けたものである。この場合、コリメータ駆動
部４２で検出器３６の前面の可動コリメータ３７ａをイ
ンゴット軸３８の方向に移動させ、ピーク出力となる位
置から法線ｈ_i の倒れ角を求める。同様に、プロフィー
ルの中心を求めることでピークが精度良く求められる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の結
晶方位測定装置によれば、結晶インゴットの側面の略１
点に向けてＸ線を放射し前記側面上の回折Ｘ線強度が最
高となる結晶面を検出してその結晶面法線の方向を測定
する測定部と、その測定部又は前記結晶インゴットの何
れかを略前記結晶インゴットの軸であるω軸の周りに回
転させるω回転機構と、このω回転の第１及び第２の位
置で前記測定部によりそれぞれ測定した互いに非平行な
第１及び第２の結晶面法線ｈ_i ，ｈ_n より前記ω軸に略
平行な第３の結晶面法線ｈ₀ を、この第３の結晶面法線
ｈ₀ を軸とする極座標上で既知である前記第１及び第２
の結晶面法線ｈ_i ，ｈ_n 間の方位角差ω_inと各仰角
γ_i ，γ_n を用い、＊を内積、×を外積として、ベクト
ル式、

【数８】ｈ₀ ＝［sin ω_in・cos γ_i ・cos γ_n ・ｈ_i
×ｈ_n＋（sin γ_i −sin γ_n ・ｈ_i ＊ｈ_n ）・ｈ_i＋
（sin γ_n −sin γ_i ・ｈ_i ＊ｈ_n ）・ｈ_n ］／［（si
n ω_in・cos γ_i ・cos γ_n ）² ＋ sin² γ_i＋ sin²
γ_n −２・sin γ_i ・sin γ_n ・ｈ_i ＊ｈ_n ］ で求めるデータ処理部とを具備させたため、側面測定に
より互いに非平行な第１及び第２の結晶面法線を測定し
て周方向基準を決定し、次いで、この第１及び第２の結
晶面法線に対し位置関係が既知であるω軸に略平行な第
３の結晶面法線をベクトル式を用いて求め、この第３の
結晶面法線を基にスライス面を決定することができて、
スライス面方向の結晶面と側面方向の測定する結晶面と
が直交していない一般的な結晶インゴットに対し、側面
測定により周方向基準とスライス面を決定することがで
きる。

【００４２】請求項２記載の結晶方位測定装置によれ
ば、略円筒状である結晶インゴットの保持手段と、前記
結晶インゴットの軸であるω軸に垂直な測定平面内で当
該結晶インゴットの側面の略１点に向けてＸ線を放射す
るＸ線源及び所定の広がりを持った回折Ｘ線を前記測定
平面に非対称な検出開口で部分的に検出する検出器を備
えた測定部と、この測定部又は前記結晶インゴットの何
れかを前記ω軸の周りにω回転させるω回転機構と、前
記検出器のピーク出力の大きさを用いて検出された結晶
面の法線の前記ω軸方向への倒れ角を求めるデータ処理
部とを具備させたため、側面測定により、所定の広がり
を持った回折Ｘ線を測定平面に非対称な検出開口を持つ
検出器で部分的に検出し、結晶インゴットをω軸に対し
回転させたときのこの検出器のピーク出力の大きさによ
り、側面に略直交する複数の結晶面法線のω軸方向への
倒れ角を求めることができてオフカットの場合でも周方
向基準を決定することができる。次いで、このように、
側面に略直交する複数の結晶面法線のω軸方向への倒れ
角が求められることで、これらの結晶面法線と位置関係
が既知である略ω軸方向の結晶面法線のω軸からの傾斜
方向を求めることができて、これを基にスライス面を決
定することができる。したがって、スライス面方向の結
晶面と側面方向の測定する結晶面とが直交していない一
般的な結晶インゴットに対し、測定部の回転及び方向転
換を行わずに、側面測定により周方向基準を決定するこ
とができ、さらにスライス面の決定もすることができ
る。

【００４３】請求項３記載の結晶方位測定装置によれ
ば、略円筒状である結晶インゴットの保持手段と、前記
結晶インゴットの軸であるω軸に垂直な測定平面内で当
該結晶インゴットの側面の略１点に向けてＸ線を放射す
るＸ線源及び所定の広がりを持った回折Ｘ線をそれぞれ
部分的に検出する前記ω軸方向に並設された複数の検出
器を備えた測定部と、この測定部又は前記結晶インゴッ
トの何れかを前記ω軸の周りにω回転させるω回転機構
と、前記複数の検出器のピーク出力の大きさを比較して
検出された結晶面の法線の前記ω軸方向への倒れ角を求
めるデータ処理部とを具備させたため、側面測定によ
り、所定の広がりを持った回折Ｘ線をω軸方向に並設し
た複数の検出器でそれぞれ部分的に検出し、結晶インゴ
ットをω軸に対し回転させたときのこの複数の検出器の
ピーク出力の大きさを比較することにより、側面に略直
交する複数の結晶面法線のω軸方向への倒れ角を求める
ことができてオフカットの場合でも周方向基準を決定す
ることができる。次いで、このように、側面に略直交す
る複数の結晶面法線のω軸方向への倒れ角が求められる
ことで、これらの結晶面法線と位置関係が既知である略
ω軸方向の結晶面法線のω軸からの傾斜方向を求めるこ
とができて、これを基にスライス面を決定することがで
きる。したがって、スライス面方向の結晶面と側面方向
の測定する結晶面とが直交していない一般的な結晶イン
ゴットに対し、測定部の回転及び方向転換を行わずに、
側面測定により周方向基準を決定することができ、さら
にスライス面の決定もすることができる。

【００４４】請求項４記載の結晶方位測定装置によれ
ば、略円筒状である結晶インゴットの保持手段と、前記
結晶インゴットの軸であるω軸に垂直な測定平面内で当
該結晶インゴットの側面の略１点に向けてＸ線を放射す
るＸ線源及び所定の広がりを持った回折Ｘ線を前記ω軸
方向に移動することで部分的に検出する検出器を備えた
測定部と、この測定部又は前記結晶インゴットの何れか
を前記ω軸の周りにω回転させるω回転機構と、前記検
出器のピーク出力を与える移動位置を用いて検出された
結晶面の法線の前記ω軸方向への倒れ角を求めるデータ
処理部とを具備させたため、側面測定により、所定の広
がりを持った回折Ｘ線をω軸方向に移動可能な検出器で
部分的に検出し、結晶インゴットをω軸に対し回転させ
たときのこの検出器のピーク出力を与える移動位置を用
いることにより、側面に略直交する複数の結晶面法線の
ω軸方向への倒れ角を求めることができてオフカットの
場合でも周方向基準を決定することができる。次いで、
このように、側面に略直交する複数の結晶面法線のω軸
方向への倒れ角が求められることで、これらの結晶面法
線と位置関係が既知である略ω軸方向の結晶面法線のω
軸からの傾斜方向を求めることができて、これを基にス
ライス面を決定することができる。したがって、スライ
ス面方向の結晶面と側面方向の測定する結晶面とが直交
していない一般的な結晶インゴットに対し、測定部の回
転及び方向転換を行わずに、側面測定により周方向基準
を決定することができ、さらにスライス面の決定もする
ことができる。

【００４５】請求項５記載の結晶方位測定装置によれ
ば、略円筒状である結晶インゴットの保持手段と、前記
結晶インゴットの軸であるω軸に垂直な測定平面内で当
該結晶インゴットの側面の略１点に向けてＸ線を放射す
るＸ線源、略前記測定平面上に配置された回折Ｘ線の検
出器及びこの検出器の前面を前記ω軸方向に移動するこ
とで所定の広がりを持った回折Ｘ線を部分的に通過させ
るコリメータを備えた測定部と、この測定部又は前記結
晶インゴットの何れかを前記ω軸の周りにω回転させる
ω回転機構と、前記検出器のピーク出力を与える前記コ
リメータの移動位置を用いて検出された結晶面の法線の
前記ω軸方向への倒れ角を求めるデータ処理部とを具備
させたため、側面測定により、所定の広がりを持った回
折Ｘ線をω軸方向に移動可能としたコリメータを部分的
に通過させて検出器で検出し、結晶インゴットをω軸に
対し回転させたときの検出器のピーク出力を与えるコリ
メータの移動位置を用いることにより、側面に略直交す
る複数の結晶面法線のω軸方向への倒れ角を求めること
ができてオフカットの場合でも周方向基準を決定するこ
とができる。次いで、このように、側面に略直交する複
数の結晶面法線のω軸方向への倒れ角が求められること
で、これらの結晶面法線と位置関係が既知である略ω軸
方向の結晶面法線のω軸からの傾斜方向を求めることが
できて、これを基にスライス面を決定することができ
る。したがって、スライス面方向の結晶面と側面方向の
測定する結晶面とが直交していない一般的な結晶インゴ
ットに対し、測定部の回転及び方向転換を行わずに、側
面測定により周方向基準を決定することができ、さらに
スライス面の決定もすることができる。

【００４６】請求項６記載の結晶方位測定装置によれ
ば、前記データ処理部は、前記ω回転の複数の位置でそ
れぞれ求めた前記倒れ角を用いて前記ω軸に略平行な別
の結晶面法線ｈ₀ の前記ω軸に対する傾斜方向を求める
機能を持つようにしたため、データ処理部は、側面に略
直交する複数の結晶面法線に対し位置関係が既知である
ω軸に略平行な別の結晶面法線ｈ₀ のω軸に対する傾斜
方向を求め、これを基にスライス面を決定する。したが
って、スライス面方向の結晶面と側面方向の測定する結
晶面とが直交していない一般的な結晶インゴットに対
し、測定部の回転及び方向転換を行わずに、側面測定に
より周方向基準とスライス面の両方を確実に決定するこ
とができる。

【００４７】請求項７記載の結晶方位測定方法によれ
ば、上記請求項２乃至５の何れかに記載の結晶方位測定
装置により、前記ω回転の複数の位置で検出された結晶
面についてそれぞれ前記倒れ角を求める第１の段階と、
この倒れ角より前記ω軸に略平行な別の結晶面法線ｈ₀
の前記ω軸に対する傾斜方位を求める第２の段階と、こ
の傾斜方位を基に前記検出された結晶面を選択して前記
結晶インゴットの周方向基準の加工方位を決める第３の
段階とを具備させたため、スライス面方向の結晶面と側
面方向の測定する結晶面とが直交していない一般的な結
晶インゴットに対し、測定部の回転及び方向転換を行わ
ずに、側面測定によりオフカットの場合でも周方向基準
を確実に決定することができる。

【００４８】請求項８記載の結晶方位測定方法によれ
ば、略円筒状である結晶インゴットを保持し、前記結晶
インゴットの軸であるω軸に垂直な測定平面内で当該結
晶インゴットの側面の略１点に向けてＸ線を放射するＸ
線源及び所定の広がりを持った回折Ｘ線を前記測定平面
に非対称な検出開口で部分的に検出する検出器を備えた
測定部を用い、この測定部又は前記結晶インゴットの何
れかを略前記ω軸の周りにω回転させながら前記測定平
面に沿って前記Ｘ線を放射し、前記検出器のピーク出力
を与える回転位置から検出された結晶面の法線の方位を
求める第１の段階と、一周の前記ω回転の間の複数の結
晶面に対応する各ピーク出力の大きさを互いに比較して
前記検出された結晶面を選択し、前記結晶インゴットの
周方向基準の加工方位を決める第２の段階とを具備させ
たため、スライス面方向の結晶面と側面方向の測定する
結晶面とが直交していない一般的な結晶インゴットに対
し、測定部の回転及び方向転換を行わずに、側面測定に
よりオフカットの場合でも周方向基準を決定することが
できる。

【００４９】請求項９記載の結晶方位測定方法によれ
ば、略円筒状である結晶インゴットを保持し、前記結晶
インゴットの軸であるω軸に垂直な測定平面内で当該結
晶インゴットの側面の略１点に向けてＸ線を放射するＸ
線源及び所定の広がりを持った回折Ｘ線をそれぞれ部分
的に検出する前記ω軸方向に並設された複数の検出器を
備えた測定部を用い、この測定部又は前記結晶インゴッ
トの何れかを略前記ω軸の周りにω回転させながら前記
測定平面に沿って前記Ｘ線を放射し、前記複数の検出器
のピーク出力を与える回転位置から検出された結晶面の
法線の方位を求める第１の段階と、一周の前記ω回転の
間の各検出器の複数の結晶面に対応する各ピーク出力の
大きさを互いに比較して前記検出された結晶面を選択
し、前記結晶インゴットの周方向基準の加工方位を決め
る第２の段階とを具備させたため、上記請求項８記載の
発明の効果と同様の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である結晶方位測定
装置の構成図である。

【図２】上記第１の実施の形態の結晶方位測定装置にお
いて結晶方位検出部を９０度方向転換した状態を示す上
面図である。

【図３】上記第１の実施の形態において結晶面法線ｈ₀
計算を説明するための図である。

【図４】上記第１の実施の形態において各結晶面法線の
関係を示す図である。

【図５】上記第１の実施の形態において結晶面法線の判
別を説明するためのフローチャートである。

【図６】上記第１の実施の形態において他の各結晶面法
線の関係を示す図である。

【図７】上記第１の実施の形態の変形例を示す構成図で
ある。

【図８】本発明の第２の実施の形態の構成図である。

【図９】上記第２の実施の形態において回折Ｘ線と検出
器の関係を示す図である。

【図１０】上記第２の実施の形態において結晶面法線の
倒れ角と検出器ピーク出力の関係を示す図である。

【図１１】上記第２の実施の形態において各結晶面法線
の関係を示す図である。

【図１２】上記第２の実施の形態においてｖノッチの加
工及びスライス加工時の調整量を説明するための図であ
る。

【図１３】上記第２の実施の形態の第２の変形例を示す
構成図である。

【図１４】上記第２の実施の形態の第３の変形例を示す
構成図である。

【図１５】上記第２の実施の形態の第４の変形例を示す
構成図である。

【図１６】従来技術における測定結晶面の一例としての
結晶面法線を示す図である。

【符号の説明】

１，３１ 結晶インゴット ２，３２ 回転駆動部（ω回転機構） ３，３３ 結晶方位検出部（測定部） ４，３４ Ｘ線管（Ｘ線源） ６，３６，３６ａ，３６ｂ 検出器 １２ 方向転換部 １４，３８ インゴット軸（ω軸） １５ データ処理部 ３７ コリメータ ３７ａ 可動コリメータ ４０ ｖノッチ ４１ 検出器駆動部 ４２ コリメータ駆動部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水口 弘 東京都府中市晴見町２丁目24番地の１ 東 芝エフエーシステムエンジニアリング株式 会社内 (72)発明者 富澤 雅美 東京都府中市晴見町２丁目24番地の１ 東 芝エフエーシステムエンジニアリング株式 会社内 (72)発明者 松下 央 東京都府中市晴見町２丁目24番地の１ 東 芝エフエーシステムエンジニアリング株式 会社内 Ｆターム(参考） 2G001 AA01 BA18 CA01 DA01 DA02 DA06 FA06 GA13 GA14 JA06 JA08 JA11 KA08 KA20 MA06 PA12 QA02 SA02

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略円筒状である結晶インゴットの保持手
   段と、前記結晶インゴットの側面の略１点に向けてＸ線
   を放射し前記側面上の回折Ｘ線強度が最高となる結晶面
   を検出してその結晶面法線の方向を測定する測定部と、
   この測定部又は前記結晶インゴットの何れかを略前記結
   晶インゴットの軸であるω軸の周りにω回転させるω回
   転機構と、このω回転の第１及び第２の位置で前記測定
   部によりそれぞれ測定した互いに非平行な第１及び第２
   の結晶面法線ｈ_i ，ｈ_n より前記ω軸に略平行な第３の
   結晶面法線ｈ₀ を、この第３の結晶面法線ｈ₀ を軸とす
   る極座標上で既知である前記第１及び第２の結晶面法線
   ｈ_i ，ｈ_n 間の方位角差ω_inと各仰角γ_i ，γ_n を用
   い、＊を内積、×を外積として、ベクトル式、 【数１】ｈ₀ ＝［sin ω_in・cos γ_i ・cos γ_n ・ｈ_i
   ×ｈ_n＋（sin γ_i −sin γ_n ・ｈ_i ＊ｈ_n ）・ｈ_i＋
   （sin γ_n −sin γ_i ・ｈ_i ＊ｈ_n ）・ｈ_n ］／［（si
   n ω_in・cos γ_i ・cos γ_n ）² ＋ sin² γ_i＋ sin²
   γ_n −２・sin γ_i ・sin γ_n ・ｈ_i ＊ｈ_n ］ で求めるデータ処理部とを有することを特徴とする結晶
   方位測定装置。
2. 【請求項２】 略円筒状である結晶インゴットの保持手
   段と、前記結晶インゴットの軸であるω軸に垂直な測定
   平面内で当該結晶インゴットの側面の略１点に向けてＸ
   線を放射するＸ線源及び所定の広がりを持った回折Ｘ線
   を前記測定平面に非対称な検出開口で部分的に検出する
   検出器を備えた測定部と、この測定部又は前記結晶イン
   ゴットの何れかを前記ω軸の周りにω回転させるω回転
   機構と、前記検出器のピーク出力の大きさを用いて検出
   された結晶面の法線の前記ω軸方向への倒れ角を求める
   データ処理部とを有することを特徴とする結晶方位測定
   装置。
3. 【請求項３】 略円筒状である結晶インゴットの保持手
   段と、前記結晶インゴットの軸であるω軸に垂直な測定
   平面内で当該結晶インゴットの側面の略１点に向けてＸ
   線を放射するＸ線源及び所定の広がりを持った回折Ｘ線
   をそれぞれ部分的に検出する前記ω軸方向に並設された
   複数の検出器を備えた測定部と、この測定部又は前記結
   晶インゴットの何れかを前記ω軸の周りにω回転させる
   ω回転機構と、前記複数の検出器のピーク出力の大きさ
   を比較して検出された結晶面の法線の前記ω軸方向への
   倒れ角を求めるデータ処理部とを有することを特徴とす
   る結晶方位測定装置。
4. 【請求項４】 略円筒状である結晶インゴットの保持手
   段と、前記結晶インゴットの軸であるω軸に垂直な測定
   平面内で当該結晶インゴットの側面の略１点に向けてＸ
   線を放射するＸ線源及び所定の広がりを持った回折Ｘ線
   を前記ω軸方向に移動することで部分的に検出する検出
   器を備えた測定部と、この測定部又は前記結晶インゴッ
   トの何れかを前記ω軸の周りにω回転させるω回転機構
   と、前記検出器のピーク出力を与える移動位置を用いて
   検出された結晶面の法線の前記ω軸方向への倒れ角を求
   めるデータ処理部とを有することを特徴とする結晶方位
   測定装置。
5. 【請求項５】 略円筒状である結晶インゴットの保持手
   段と、前記結晶インゴットの軸であるω軸に垂直な測定
   平面内で当該結晶インゴットの側面の略１点に向けてＸ
   線を放射するＸ線源、略前記測定平面上に配置された回
   折Ｘ線の検出器及びこの検出器の前面を前記ω軸方向に
   移動することで所定の広がりを持った回折Ｘ線を部分的
   に通過させるコリメータを備えた測定部と、この測定部
   又は前記結晶インゴットの何れかを前記ω軸の周りにω
   回転させるω回転機構と、前記検出器のピーク出力を与
   える前記コリメータの移動位置を用いて検出された結晶
   面の法線の前記ω軸方向への倒れ角を求めるデータ処理
   部とを有することを特徴とする結晶方位測定装置。
6. 【請求項６】 前記データ処理部は、前記ω回転の複数
   の位置でそれぞれ求めた前記倒れ角を用いて前記ω軸に
   略平行な別の結晶面法線ｈ₀ の前記ω軸に対する傾斜方
   向を求める機能を持つことを特徴とする請求項２乃至５
   の何れかに記載の結晶方位測定装置。
7. 【請求項７】 請求項２乃至５の何れかに記載の結晶方
   位測定装置により、前記ω回転の複数の位置で検出され
   た結晶面についてそれぞれ前記倒れ角を求める第１の段
   階と、この倒れ角より前記ω軸に略平行な別の結晶面法
   線ｈ₀ の前記ω軸に対する傾斜方位を求める第２の段階
   と、この傾斜方位を基に前記検出された結晶面を選択し
   て前記結晶インゴットの周方向基準の加工方位を決める
   第３の段階とを有することを特徴とする結晶方位測定方
   法。
8. 【請求項８】 略円筒状である結晶インゴットを保持
   し、前記結晶インゴットの軸であるω軸に垂直な測定平
   面内で当該結晶インゴットの側面の略１点に向けてＸ線
   を放射するＸ線源及び所定の広がりを持った回折Ｘ線を
   前記測定平面に非対称な検出開口で部分的に検出する検
   出器を備えた測定部を用い、この測定部又は前記結晶イ
   ンゴットの何れかを略前記ω軸の周りにω回転させなが
   ら前記測定平面に沿って前記Ｘ線を放射し、前記検出器
   のピーク出力を与える回転位置から検出された結晶面の
   法線の方位を求める第１の段階と、一周の前記ω回転の
   間の複数の結晶面に対応する各ピーク出力の大きさを互
   いに比較して前記検出された結晶面を選択し、前記結晶
   インゴットの周方向基準の加工方位を決める第２の段階
   とを有することを特徴とする結晶方位測定方法。
9. 【請求項９】 略円筒状である結晶インゴットを保持
   し、前記結晶インゴットの軸であるω軸に垂直な測定平
   面内で当該結晶インゴットの側面の略１点に向けてＸ線
   を放射するＸ線源及び所定の広がりを持った回折Ｘ線を
   それぞれ部分的に検出する前記ω軸方向に並設された複
   数の検出器を備えた測定部を用い、この測定部又は前記
   結晶インゴットの何れかを略前記ω軸の周りにω回転さ
   せながら前記測定平面に沿って前記Ｘ線を放射し、前記
   複数の検出器のピーク出力を与える回転位置から検出さ
   れた結晶面の法線の方位を求める第１の段階と、一周の
   前記ω回転の間の各検出器の複数の結晶面に対応する各
   ピーク出力の大きさを互いに比較して前記検出された結
   晶面を選択し、前記結晶インゴットの周方向基準の加工
   方位を決める第２の段階とを有することを特徴とする結
   晶方位測定方法。