JP2002139463A - 単結晶高精度方向角測定装置 - Google Patents
単結晶高精度方向角測定装置Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】標準板を使用せずに切断前の単結晶インゴット
の方位角を厳密に設定する装置を提供する。 【解決手段】Ｘ線管１０１からの銅Ｃｕα１（１．５３
７４Å）の入射Ｘ線１０３はスリット１０２を通り入射
点１０４で人工水晶インゴット１０５である水晶ｒ面で
反射し、反射Ｘ線１１１として、Ｘ線検出部１１２に入
る。ブラッグの法則により反射角θは予め分かっている
ので、Ｘ線検出部１１２は２θに固定しておく。人工水
晶インゴット１０５が乗せられた基準盤１０７をゴニオ
メータ１１０で回転させていくと、格子面は２θの二等
分線つまりθの方向に向いているはずである。次に基準
盤１０７をゴニオメータ１１０で１８０°回転させた人
工水晶インゴット１０６とすることで、２δの距離をも
つ点が２箇所現れる。２点が一致してδが０になったと
き、格子面は板面と一致する。
の方位角を厳密に設定する装置を提供する。 【解決手段】Ｘ線管１０１からの銅Ｃｕα１（１．５３
７４Å）の入射Ｘ線１０３はスリット１０２を通り入射
点１０４で人工水晶インゴット１０５である水晶ｒ面で
反射し、反射Ｘ線１１１として、Ｘ線検出部１１２に入
る。ブラッグの法則により反射角θは予め分かっている
ので、Ｘ線検出部１１２は２θに固定しておく。人工水
晶インゴット１０５が乗せられた基準盤１０７をゴニオ
メータ１１０で回転させていくと、格子面は２θの二等
分線つまりθの方向に向いているはずである。次に基準
盤１０７をゴニオメータ１１０で１８０°回転させた人
工水晶インゴット１０６とすることで、２δの距離をも
つ点が２箇所現れる。２点が一致してδが０になったと
き、格子面は板面と一致する。
Description
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は単結晶圧電材料である水
晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、四方酸リ
チウム、ランガサイトインゴットの切断角度測定や切出
された圧電板ウエハの切断角度を測定する単結晶高精度
方向角測定装置に関し、特に高安定性・高品質が要求さ
れる移動体通信分野の携帯電話機用や光通信分野におけ
る各種基準信号発信源として使用される機能部品の心臓
部である水晶振動子の、特に１５″以下の高精度の切断
角度誤差が要求される水晶振動子を提供する単結晶イン
ゴットの目標角度を決定する角度測定を可能とする角度
測定が可能な単結晶高精度方向角測定装置を提供するこ
とにある。本発明の単結晶高精度方向角測定装置は、切
断後の単結晶ウエハの角度測定に対しても高精度におこ
なうことが可能である。
晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、四方酸リ
チウム、ランガサイトインゴットの切断角度測定や切出
された圧電板ウエハの切断角度を測定する単結晶高精度
方向角測定装置に関し、特に高安定性・高品質が要求さ
れる移動体通信分野の携帯電話機用や光通信分野におけ
る各種基準信号発信源として使用される機能部品の心臓
部である水晶振動子の、特に１５″以下の高精度の切断
角度誤差が要求される水晶振動子を提供する単結晶イン
ゴットの目標角度を決定する角度測定を可能とする角度
測定が可能な単結晶高精度方向角測定装置を提供するこ
とにある。本発明の単結晶高精度方向角測定装置は、切
断後の単結晶ウエハの角度測定に対しても高精度におこ
なうことが可能である。
【０００２】超小型・高安定性が要求される移動体通信
機器や光通信機器等の分野において、特に水晶発振器は
必須のデバイスとしてその地位を確立している。これま
での水晶発振器には、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸ
Ｏ）、ディジタル温度補償型水晶発振器（Ｄ−ＴＣＸ
Ｏ）、電圧制御型水晶発振器（ＶＣＸＯ）等があり、広
い温度範囲に渡り安定でかつバラツキの少ない水晶ウエ
ハが得られるように単結晶インゴットの目標角度測定が
重要ではあるが、現状は各社独自に定めた標準板を用い
て切断、研磨工程後の角度のバラツキの少ない水晶板を
選別して水晶振動子を実現し、この水晶振動子とＬＳＩ
と抵抗・コンデンサ等の受動部品と組み合わせて、各種
高機能水晶発振器を実現している。他の圧電材料である
タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、四方酸リチウ
ム、ランガサイト等も、移動体通信機器や光通信機器内
にフィルタや振動子として数多く使用されている。一
方、ＤＶＤ等の光信号処理分野で使用されている波長板
や光学フィルタ等には、圧電材料の複屈折や波長選択性
を利用して水晶やタンタル酸リチウム等が使われてい
る。ところで、これら圧電デバイスを構成する基本材料
として使用されている圧電材料には、水晶原石やインゴ
ットであるタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、四
方酸リチウム、ランガサイト等の単結晶を所定の切断角
度で高精度に切り出す必要がある。これまで単結晶のイ
ンゴットの切断前の方位角測定では、基準となる標準板
を準備して、Ｘ線方位角測定装置の校正をおこなう方法
が採用されている。切断された単結晶ウエハにつても、
測定開始前に標準板を準備し、Ｘ線方位角測定装置の校
正作業を行った後に、測定開始する標準板との比較測定
方法を採用している。
機器や光通信機器等の分野において、特に水晶発振器は
必須のデバイスとしてその地位を確立している。これま
での水晶発振器には、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸ
Ｏ）、ディジタル温度補償型水晶発振器（Ｄ−ＴＣＸ
Ｏ）、電圧制御型水晶発振器（ＶＣＸＯ）等があり、広
い温度範囲に渡り安定でかつバラツキの少ない水晶ウエ
ハが得られるように単結晶インゴットの目標角度測定が
重要ではあるが、現状は各社独自に定めた標準板を用い
て切断、研磨工程後の角度のバラツキの少ない水晶板を
選別して水晶振動子を実現し、この水晶振動子とＬＳＩ
と抵抗・コンデンサ等の受動部品と組み合わせて、各種
高機能水晶発振器を実現している。他の圧電材料である
タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、四方酸リチウ
ム、ランガサイト等も、移動体通信機器や光通信機器内
にフィルタや振動子として数多く使用されている。一
方、ＤＶＤ等の光信号処理分野で使用されている波長板
や光学フィルタ等には、圧電材料の複屈折や波長選択性
を利用して水晶やタンタル酸リチウム等が使われてい
る。ところで、これら圧電デバイスを構成する基本材料
として使用されている圧電材料には、水晶原石やインゴ
ットであるタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、四
方酸リチウム、ランガサイト等の単結晶を所定の切断角
度で高精度に切り出す必要がある。これまで単結晶のイ
ンゴットの切断前の方位角測定では、基準となる標準板
を準備して、Ｘ線方位角測定装置の校正をおこなう方法
が採用されている。切断された単結晶ウエハにつても、
測定開始前に標準板を準備し、Ｘ線方位角測定装置の校
正作業を行った後に、測定開始する標準板との比較測定
方法を採用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】このような従来の標
準板による相対的測定方法では、各社各様の標準板が存
在することは、否めない。この標準板との比較法では時
間経過に伴い、測定中の外部環境変化での角度誤差が大
きくことを考慮し、高精度な圧電素子を得るためには何
度も校正作業をおこなう必要がある。ブランク専業メー
カでは、切断後のウエハ処理方法の違いから、各社各様
の標準板を準備しているのが、現状である。切断後の水
晶ウエハの測定精度の要因としては、 １．面と試料設置治具基準面との不一致による測角の再
現性が悪いことの誤差 ２．測角時に設置した水晶ウエハ面と原子面の傾きδに
基づく誤差 ３．受光Ｘ線強度のロッキング曲線ピークの読み誤差 ４．計測ゴニオメータ機械、電気系の温湿度環境変化に
よる誤差 が考えられる。これら問題点の解決方法としては、標準
板を使用しないで切断前の単結晶インゴットの方位角を
厳密に設定することが望まれる。
準板による相対的測定方法では、各社各様の標準板が存
在することは、否めない。この標準板との比較法では時
間経過に伴い、測定中の外部環境変化での角度誤差が大
きくことを考慮し、高精度な圧電素子を得るためには何
度も校正作業をおこなう必要がある。ブランク専業メー
カでは、切断後のウエハ処理方法の違いから、各社各様
の標準板を準備しているのが、現状である。切断後の水
晶ウエハの測定精度の要因としては、 １．面と試料設置治具基準面との不一致による測角の再
現性が悪いことの誤差 ２．測角時に設置した水晶ウエハ面と原子面の傾きδに
基づく誤差 ３．受光Ｘ線強度のロッキング曲線ピークの読み誤差 ４．計測ゴニオメータ機械、電気系の温湿度環境変化に
よる誤差 が考えられる。これら問題点の解決方法としては、標準
板を使用しないで切断前の単結晶インゴットの方位角を
厳密に設定することが望まれる。
【０００４】
【問題を解決するための手段】本発明の単結晶高精度方
向角測定装置は、 １．Ｘ線回折法により単結晶インゴットまたは単結晶ウ
エハの目標角度を検出する機構と単結晶インゴットまた
は単結晶ウエハを基準盤上でサーボモータとロータリー
エンコーダからなる回転軸位置精度誤差１秒以内のゴニ
オメータからなる基準盤回転移動機構と該基準盤の単結
晶インゴット面または単結晶ウエハ面と測定格子面との
なす角を算出する計測データ処理機構からなる単結晶高
精度方向角測定装置において、単結晶インゴットまたは
単結晶ウエハからの反射Ｘ線が該基準盤の単結晶インゴ
ット面または単結晶ウエハ面と結晶格子面とのなす角δ
と該基準盤をゴニオメータで１８０°回転したときの該
基準盤の単結晶インゴット面または単結晶ウエハ面と結
晶格子面とのなす角δ’をおのおの計測し、δとδ’の
平均値から目標角度を決定する機能を有する。 ２．単結晶が圧電材料である水晶、タンタル酸リチウ
ム、ニオブ酸リチウム、四方酸リチウム、ランガサイト
であることを特徴とする。 ３．計測データ処理機構には、温度、湿度、振動等の外
部環境変化や電源変動、冷却水の温度変化で起こるゴニ
オメータの機械系、電気系の誤差と受光Ｘ線強度のロッ
キング曲線ピーク強度の読取誤差に対する補正機能があ
ることを特徴とする。
向角測定装置は、 １．Ｘ線回折法により単結晶インゴットまたは単結晶ウ
エハの目標角度を検出する機構と単結晶インゴットまた
は単結晶ウエハを基準盤上でサーボモータとロータリー
エンコーダからなる回転軸位置精度誤差１秒以内のゴニ
オメータからなる基準盤回転移動機構と該基準盤の単結
晶インゴット面または単結晶ウエハ面と測定格子面との
なす角を算出する計測データ処理機構からなる単結晶高
精度方向角測定装置において、単結晶インゴットまたは
単結晶ウエハからの反射Ｘ線が該基準盤の単結晶インゴ
ット面または単結晶ウエハ面と結晶格子面とのなす角δ
と該基準盤をゴニオメータで１８０°回転したときの該
基準盤の単結晶インゴット面または単結晶ウエハ面と結
晶格子面とのなす角δ’をおのおの計測し、δとδ’の
平均値から目標角度を決定する機能を有する。 ２．単結晶が圧電材料である水晶、タンタル酸リチウ
ム、ニオブ酸リチウム、四方酸リチウム、ランガサイト
であることを特徴とする。 ３．計測データ処理機構には、温度、湿度、振動等の外
部環境変化や電源変動、冷却水の温度変化で起こるゴニ
オメータの機械系、電気系の誤差と受光Ｘ線強度のロッ
キング曲線ピーク強度の読取誤差に対する補正機能があ
ることを特徴とする。
【０００５】本発明の単結晶高精度方向角測定装置は、
標準板を必要とせずに任意の単結晶インゴットや単結晶
ウエハの固定された基準盤を、３６０°すべての任意角
で回転軸位置精度誤差１秒以内のゴニオメータで１８０
°回転して、測定試料の板面と結晶格子面の傾きδと
δ’の２点を求め、その中点を０°に設定する。２点が
一致してδが０になったとき、格子面は板面と一致す
る。片方だけでδをきめると誤差が多くなるので、計測
した試料のδとδ’の平均値で決めるようにする。この
零点設定法による角度測定では、標準板を必要としない
より高精度の方位測定を可能するものである。対象とす
る加工物である圧電単結晶材料（水晶、タンタル酸リチ
ウム、ニオブ酸リチウム、四方酸リチウム、ランガサイ
ト）に対し、切断工程である切断後のウエハの平行度が
良好なワイヤソー切断をおこなうことで、高精度の角度
精度を有するウエハが得られることになる。
標準板を必要とせずに任意の単結晶インゴットや単結晶
ウエハの固定された基準盤を、３６０°すべての任意角
で回転軸位置精度誤差１秒以内のゴニオメータで１８０
°回転して、測定試料の板面と結晶格子面の傾きδと
δ’の２点を求め、その中点を０°に設定する。２点が
一致してδが０になったとき、格子面は板面と一致す
る。片方だけでδをきめると誤差が多くなるので、計測
した試料のδとδ’の平均値で決めるようにする。この
零点設定法による角度測定では、標準板を必要としない
より高精度の方位測定を可能するものである。対象とす
る加工物である圧電単結晶材料（水晶、タンタル酸リチ
ウム、ニオブ酸リチウム、四方酸リチウム、ランガサイ
ト）に対し、切断工程である切断後のウエハの平行度が
良好なワイヤソー切断をおこなうことで、高精度の角度
精度を有するウエハが得られることになる。
【０００６】本発明の単結晶高精度方向角測定装置で使
用しているゴニオメータは、サーボモータとロータリー
エンコーダの一体化された構造からなり、実現しうる最
高のロータリーエンコーダは、円盤上に４０９６のコー
ド化されたパターンと１６０００パルスの電気的制御信
号の組合せで６５５３．６万パルスを発生させることが
でき、最小ステップは０．０２秒の分解能を有する。通
常、円盤上に４０９６のコード化されたパターンと４０
０パルスの組合せで１６３万８４００パルスを発生させ
ることで、０．８秒／１パルスの分解能を有するゴニオ
メータは、ゴニオメータは、現在比較的楽に製作でき、
本発明による単結晶高精度方向角測定装置は、実用的に
も機能的にも、優れたＸ線測定法といえる。
用しているゴニオメータは、サーボモータとロータリー
エンコーダの一体化された構造からなり、実現しうる最
高のロータリーエンコーダは、円盤上に４０９６のコー
ド化されたパターンと１６０００パルスの電気的制御信
号の組合せで６５５３．６万パルスを発生させることが
でき、最小ステップは０．０２秒の分解能を有する。通
常、円盤上に４０９６のコード化されたパターンと４０
０パルスの組合せで１６３万８４００パルスを発生させ
ることで、０．８秒／１パルスの分解能を有するゴニオ
メータは、ゴニオメータは、現在比較的楽に製作でき、
本発明による単結晶高精度方向角測定装置は、実用的に
も機能的にも、優れたＸ線測定法といえる。
【０００７】本発明の対象とする単結晶の中でも水晶
は、最とも高精度な切断方位が要求されるため、ここで
は、水晶インゴットと水晶ウエハを対象に説明する。水
晶の場合のインゴットではｒ面、ウエハの結晶格子面の
測定にあたっては、その面に最も近く、反射強度も大き
い格子面を選ぶことはもちろんである。ＡＴ−ｃｕｔの
場合は、ブラッグ・アングルは１３°２０′でｒ面（０
１１１）でよいが、ＢＴ−ｃｕｔはＲ面から離れすぎる
ので、（０２２３）を使う。
は、最とも高精度な切断方位が要求されるため、ここで
は、水晶インゴットと水晶ウエハを対象に説明する。水
晶の場合のインゴットではｒ面、ウエハの結晶格子面の
測定にあたっては、その面に最も近く、反射強度も大き
い格子面を選ぶことはもちろんである。ＡＴ−ｃｕｔの
場合は、ブラッグ・アングルは１３°２０′でｒ面（０
１１１）でよいが、ＢＴ−ｃｕｔはＲ面から離れすぎる
ので、（０２２３）を使う。
【０００８】次に本発明の高精度方向角測定装置につい
て、一実施例につき図面を参照にして説明する。図１
は、本発明の実施例である単結晶高精度方向角測定装置
の構成を示すダイヤグラムである。図２は、ウエハを１
８０回転した時のＸ線測定の原理を示す零点設定法の模
式図である。以下の説明は、単結晶として人工水晶を対
象にして、説明する。
て、一実施例につき図面を参照にして説明する。図１
は、本発明の実施例である単結晶高精度方向角測定装置
の構成を示すダイヤグラムである。図２は、ウエハを１
８０回転した時のＸ線測定の原理を示す零点設定法の模
式図である。以下の説明は、単結晶として人工水晶を対
象にして、説明する。
【０００９】本発明の高精度方向角測定装置は、図１に
示すように、Ｘ線管１０１からの銅ＣｕのＫα１（１．
５３７４Å）の入射Ｘ線１０３はスリット１０２を通り
入射点１０４で人工水晶インゴット１０５である水晶ｒ
面で反射し、反射Ｘ線１１１として、Ｘ線検出部である
シンチレーションカウンタ１１２にはいる。人工水晶イ
ンゴット１０５の測定すべく結晶格子の面間距離はＸ線
の反射は、ブラッグの法則で反射角θはあらかじめわか
っているので、シンチレーションカウンタ１１２は２θ
の位置に固定しておく。人工水晶インゴット１０５が乗
せられた基準盤をゴニオメータ１０７で回転させていく
と、格子面は２θの二等分線つまりθの方向に向いてい
るはずである。次に、人工水晶インゴット１０５が乗せ
られた基準盤１０７をゴニオメータ１１０で１８０°回
転させた人工水晶インゴット１０６とすることで、２δ
の距離をもつ点が２箇所現れる。２点が一致してδが０
になったとき、格子面は板面と一致する。ゴニオメータ
１１０は、サーボモータ１０８とロータリーエンコーダ
１０９の一体化された構造からなり、実現しうる最高の
ゴニオメータ１１０は、円盤上に４０９６のコード化さ
れたパターンと１６０００パルスの電気的制御信号の組
合せで６５５３．６万パルスを発生させることができ、
最小ステップは０．０２秒の分解能を有するものが実現
できている。通常、円盤上に４０９６のコード化された
パターンと４００パルスの組合せで１６３万８４００パ
ルスを発生させることで、０．８秒／１パルスの分解能
を有するゴニオメータ１１０は、比較的楽に製作でき、
本発明による単結晶高精度方向角測定装置は、実用的に
も機能的にも、優れたＸ線測定法といえる。計測データ
処理機構１１３には、温度、湿度、振動等の外部環境変
化や電源変動、冷却水の温度変化で起こるゴニオメータ
１０８の機械系、電気系の誤差信号１１４と受光Ｘ線強
度のロッキング曲線ピーク強度の読取誤差信号１１５に
対する補正機能やＫα１（１．５３７４Å）線を発生さ
せるＸ線管１０１の制御信号１１６やゴニオメータ１１
０からの制御信号１１７を計測データ処理機構１１３の
マイクロコンピュータでコントロールしていることを特
長とする。なお、本発明で採用しているゴニオメータ１
１０には、Ｘ−Ｙ方向の移動機構も含まれていることか
ら、水晶インゴットを基準盤に固定の際に生じる固定誤
差を補正できる微調整機能がある。このことから、５″
以下の高精度の切断角度誤差が要求される水晶振動子を
製造するための水晶インゴットの目標角度を決定する絶
対測定を可能とする単結晶高精度方向角測定装置を提供
できる。
示すように、Ｘ線管１０１からの銅ＣｕのＫα１（１．
５３７４Å）の入射Ｘ線１０３はスリット１０２を通り
入射点１０４で人工水晶インゴット１０５である水晶ｒ
面で反射し、反射Ｘ線１１１として、Ｘ線検出部である
シンチレーションカウンタ１１２にはいる。人工水晶イ
ンゴット１０５の測定すべく結晶格子の面間距離はＸ線
の反射は、ブラッグの法則で反射角θはあらかじめわか
っているので、シンチレーションカウンタ１１２は２θ
の位置に固定しておく。人工水晶インゴット１０５が乗
せられた基準盤をゴニオメータ１０７で回転させていく
と、格子面は２θの二等分線つまりθの方向に向いてい
るはずである。次に、人工水晶インゴット１０５が乗せ
られた基準盤１０７をゴニオメータ１１０で１８０°回
転させた人工水晶インゴット１０６とすることで、２δ
の距離をもつ点が２箇所現れる。２点が一致してδが０
になったとき、格子面は板面と一致する。ゴニオメータ
１１０は、サーボモータ１０８とロータリーエンコーダ
１０９の一体化された構造からなり、実現しうる最高の
ゴニオメータ１１０は、円盤上に４０９６のコード化さ
れたパターンと１６０００パルスの電気的制御信号の組
合せで６５５３．６万パルスを発生させることができ、
最小ステップは０．０２秒の分解能を有するものが実現
できている。通常、円盤上に４０９６のコード化された
パターンと４００パルスの組合せで１６３万８４００パ
ルスを発生させることで、０．８秒／１パルスの分解能
を有するゴニオメータ１１０は、比較的楽に製作でき、
本発明による単結晶高精度方向角測定装置は、実用的に
も機能的にも、優れたＸ線測定法といえる。計測データ
処理機構１１３には、温度、湿度、振動等の外部環境変
化や電源変動、冷却水の温度変化で起こるゴニオメータ
１０８の機械系、電気系の誤差信号１１４と受光Ｘ線強
度のロッキング曲線ピーク強度の読取誤差信号１１５に
対する補正機能やＫα１（１．５３７４Å）線を発生さ
せるＸ線管１０１の制御信号１１６やゴニオメータ１１
０からの制御信号１１７を計測データ処理機構１１３の
マイクロコンピュータでコントロールしていることを特
長とする。なお、本発明で採用しているゴニオメータ１
１０には、Ｘ−Ｙ方向の移動機構も含まれていることか
ら、水晶インゴットを基準盤に固定の際に生じる固定誤
差を補正できる微調整機能がある。このことから、５″
以下の高精度の切断角度誤差が要求される水晶振動子を
製造するための水晶インゴットの目標角度を決定する絶
対測定を可能とする単結晶高精度方向角測定装置を提供
できる。
【００１０】従来の単結晶インゴットの切断前の方位角
測定では、基準となる標準板を準備して、Ｘ線方位角測
定装置の校正をおこなう方法が採用されている。切断さ
れた単結晶ウエハにつても、測定開始前に標準板を準備
し、Ｘ線方位角測定装置の校正作業を行った後に、測定
開始する標準板による比較測定方法を採用している。こ
れら問題点の解決方法として提案している本発明による
単結晶高精度方向角測定装置は、標準板を使用しないで
切断前の単結晶インゴットの方位角を厳密に設定するこ
とできるという最大の特徴がある。
測定では、基準となる標準板を準備して、Ｘ線方位角測
定装置の校正をおこなう方法が採用されている。切断さ
れた単結晶ウエハにつても、測定開始前に標準板を準備
し、Ｘ線方位角測定装置の校正作業を行った後に、測定
開始する標準板による比較測定方法を採用している。こ
れら問題点の解決方法として提案している本発明による
単結晶高精度方向角測定装置は、標準板を使用しないで
切断前の単結晶インゴットの方位角を厳密に設定するこ
とできるという最大の特徴がある。
【００１１】図２は、ウエハを１８０回転した時のＸ線
測定の原理を示す零点設定法の模式図である。水晶ウエ
ハＱ（２０１）を厚み方向を軸としてＱを１８０°回転
した時の水晶ウエハの位置をＱ’（２０２）とする。図
２より、入射線を水晶ウエハＱ（２０１）の反射点Ｐで
反射させ反射線の２θから、δとδ’を求める。標準板
を必要とせずに任意の単結晶インゴットや単結晶ウエハ
の固定された基準盤を、すべての任意角で回転軸位置精
度誤差１秒以内のゴニオメータで１８０°回転して、測
定試料の板面と結晶格子面の傾きδとδ’の２点を求
め、その中点を０°に設定する。２点が一致してδが０
になったとき、格子面は板面と一致する。片方だけでδ
をきめると誤差が多くなるので、計測した試料のδと
δ’の平均値で決めるようにする。この零点設定法によ
る角度測定では、標準板を必要としないをより高精度の
方位測定を可能するものである。対象とする加工物であ
る圧電単結晶材料（水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ
酸リチウム、四方酸リチウム、ランガサイト）に対し、
切断工程である切断後のウエハの平行度が良好なワイヤ
ソー切断をおこなうことで、高精度の角度精度を有する
ウエハが得られることになる。
測定の原理を示す零点設定法の模式図である。水晶ウエ
ハＱ（２０１）を厚み方向を軸としてＱを１８０°回転
した時の水晶ウエハの位置をＱ’（２０２）とする。図
２より、入射線を水晶ウエハＱ（２０１）の反射点Ｐで
反射させ反射線の２θから、δとδ’を求める。標準板
を必要とせずに任意の単結晶インゴットや単結晶ウエハ
の固定された基準盤を、すべての任意角で回転軸位置精
度誤差１秒以内のゴニオメータで１８０°回転して、測
定試料の板面と結晶格子面の傾きδとδ’の２点を求
め、その中点を０°に設定する。２点が一致してδが０
になったとき、格子面は板面と一致する。片方だけでδ
をきめると誤差が多くなるので、計測した試料のδと
δ’の平均値で決めるようにする。この零点設定法によ
る角度測定では、標準板を必要としないをより高精度の
方位測定を可能するものである。対象とする加工物であ
る圧電単結晶材料（水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ
酸リチウム、四方酸リチウム、ランガサイト）に対し、
切断工程である切断後のウエハの平行度が良好なワイヤ
ソー切断をおこなうことで、高精度の角度精度を有する
ウエハが得られることになる。
【００１２】
【発明の効果】以上のとおり、本発明の単結晶高精度方
向角測定装置は、標準板を必要とせずに任意の単結晶イ
ンゴットや単結晶ウエハの固定された基準盤を、すべて
の任意角で回転軸位置精度誤差１秒以内のゴニオメータ
で１８０°回転して、測定試料の板面と結晶格子面の傾
きδとδ’の２点を求め、その中点を０°に設定する。
２点が一致してδが０になったとき、格子面は板面と一
致する。片方だけでδをきめると誤差が多くなるので、
計測した試料のδとδ’の平均値で決めるようにする。
この零点設定法による角度測定では、標準板を必要とし
ないより高精度の方位測定を可能するものである。対象
とする加工物である圧電単結晶材料（水晶、タンタル酸
リチウム、ニオブ酸リチウム、四方酸リチウム、ランガ
サイト）に対し、切断工程である切断後のウエハの平行
度が良好なワイヤソー切断をおこなうことで、高精度の
角度精度を有するウエハが得られることになる。５″以
下の高精度の切断角度誤差が要求される水晶振動子を製
造するための水晶インゴットの目標角度を決定する絶対
測定を可能とする単結晶高精度方向角測定装置を提供で
き、その工業的価値は極めて高い。なお、本発明の圧電
板の検査方法で得られる成果は水晶に限定されることな
く、圧電材料として、水晶を主体に説明したが、他の圧
電材料であるタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、
四方酸リチウム、ランガサイト等についても同様であ
り、言及するまでもない。
向角測定装置は、標準板を必要とせずに任意の単結晶イ
ンゴットや単結晶ウエハの固定された基準盤を、すべて
の任意角で回転軸位置精度誤差１秒以内のゴニオメータ
で１８０°回転して、測定試料の板面と結晶格子面の傾
きδとδ’の２点を求め、その中点を０°に設定する。
２点が一致してδが０になったとき、格子面は板面と一
致する。片方だけでδをきめると誤差が多くなるので、
計測した試料のδとδ’の平均値で決めるようにする。
この零点設定法による角度測定では、標準板を必要とし
ないより高精度の方位測定を可能するものである。対象
とする加工物である圧電単結晶材料（水晶、タンタル酸
リチウム、ニオブ酸リチウム、四方酸リチウム、ランガ
サイト）に対し、切断工程である切断後のウエハの平行
度が良好なワイヤソー切断をおこなうことで、高精度の
角度精度を有するウエハが得られることになる。５″以
下の高精度の切断角度誤差が要求される水晶振動子を製
造するための水晶インゴットの目標角度を決定する絶対
測定を可能とする単結晶高精度方向角測定装置を提供で
き、その工業的価値は極めて高い。なお、本発明の圧電
板の検査方法で得られる成果は水晶に限定されることな
く、圧電材料として、水晶を主体に説明したが、他の圧
電材料であるタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、
四方酸リチウム、ランガサイト等についても同様であ
り、言及するまでもない。
【図１】図１は、本発明の実施例である単結晶高精度方
向角測定装置の構成を示すダイヤグラムである。
向角測定装置の構成を示すダイヤグラムである。
【図２】図２は、ウエハを１８０回転した時のＸ線測定
の原理を示す零点設定法の模式図である。
の原理を示す零点設定法の模式図である。
１０１ Ｘ線管 １０２ スリット １０３ 入射Ｘ線 １０４ 反射点 １０５ 人工水晶インゴット：０° １０６ 人工水晶インゴット：１８０°回
転 １０７ 基準盤 １０８ サーボモータ １０９ ロータリーエンコーダ １１０ ゴニオメータ １１１ 反射Ｘ線 １１２ シンチレーションカウンタ １１３ 計測データ処理機構 １１４ 機械系、電気系の誤差信号 １１５ 読取誤差信号 １１６ 制御信号 １１７ 制御信号 ２０１ 水晶ウエハ：０° ２０２ 水晶ウエハ：１８０°回転 ２０３ 反射点
転 １０７ 基準盤 １０８ サーボモータ １０９ ロータリーエンコーダ １１０ ゴニオメータ １１１ 反射Ｘ線 １１２ シンチレーションカウンタ １１３ 計測データ処理機構 １１４ 機械系、電気系の誤差信号 １１５ 読取誤差信号 １１６ 制御信号 １１７ 制御信号 ２０１ 水晶ウエハ：０° ２０２ 水晶ウエハ：１８０°回転 ２０３ 反射点
Claims (3)
- 【請求項１】Ｘ線回折法により単結晶インゴットまたは
単結晶ウエハの目標角度を検出する機構と単結晶インゴ
ットまたは単結晶ウエハを基準盤上でサーボモータとロ
ータリーエンコーダからなる回転軸位置精度誤差１秒以
内のゴニオメータからなる基準盤回転移動機構と該基準
盤の単結晶インゴット面または単結晶ウエハ面と測定格
子面とのなす角を算出する計測データ処理機構からなる
単結晶高精度方向角測定装置において、単結晶インゴッ
トまたは単結晶ウエハからの反射Ｘ線が該基準盤の単結
晶インゴット面または単結晶ウエハ面と結晶格子面との
なす角δと該基準盤をゴニオメータで１８０°回転した
ときの該基準盤の単結晶インゴット面または単結晶ウエ
ハ面と結晶格子面とのなす角δ’をおのおの計測し、δ
とδ’の平均値から目標角度を決定する機能を有するこ
とを特徴とする単結晶高精度方向角測定装置 - 【請求項２】単結晶が圧電材料である水晶、タンタル酸
リチウム、ニオブ酸リチウム、四方酸リチウム、ランガ
サイトであることを特徴とする特許第１項請求範囲の単
結晶高精度方向角測定装置 - 【請求項３】計測データ処理機構には、温度、湿度、振
動等の外部環境変化や電源変動、冷却水の温度変化で起
こるゴニオメータの機械系、電気系の誤差と受光Ｘ線強
度のロッキング曲線ピーク強度の読取誤差に対する補正
機能があることを特徴とする特許第１項請求範囲の単結
晶高精度方向角測定装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000369247A JP2002139463A (ja) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | 単結晶高精度方向角測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000369247A JP2002139463A (ja) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | 単結晶高精度方向角測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002139463A true JP2002139463A (ja) | 2002-05-17 |
Family
ID=18839316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000369247A Pending JP2002139463A (ja) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | 単結晶高精度方向角測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002139463A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008039436A (ja) * | 2006-08-01 | 2008-02-21 | Rigaku Corp | Ｘ線回折測定における角度補正方法及びｘ線回折装置 |
| JP2010203842A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Rigaku Corp | Ｘ線分析装置 |
| KR101360906B1 (ko) | 2012-11-16 | 2014-02-11 | 한국표준과학연구원 | 고분해능 x-선 로킹 커브 측정을 이용한 단결정 웨이퍼의 면방위 측정 방법 |
-
2000
- 2000-10-30 JP JP2000369247A patent/JP2002139463A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008039436A (ja) * | 2006-08-01 | 2008-02-21 | Rigaku Corp | Ｘ線回折測定における角度補正方法及びｘ線回折装置 |
| JP4662370B2 (ja) * | 2006-08-01 | 2011-03-30 | 株式会社リガク | Ｘ線回折測定における角度補正方法及びｘ線回折装置 |
| JP2010203842A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Rigaku Corp | Ｘ線分析装置 |
| KR101360906B1 (ko) | 2012-11-16 | 2014-02-11 | 한국표준과학연구원 | 고분해능 x-선 로킹 커브 측정을 이용한 단결정 웨이퍼의 면방위 측정 방법 |
| WO2014077480A1 (en) * | 2012-11-16 | 2014-05-22 | Korea Research Institute Of Standards And Science | Method of determining surface orientation of single crystal wafer |
| CN104798188A (zh) * | 2012-11-16 | 2015-07-22 | 韩国标准科学研究院 | 确定单晶晶片的表面取向的方法 |
| JP2016505816A (ja) * | 2012-11-16 | 2016-02-25 | コリア リサーチ インスティチュート オブ スタンダーズ アンド サイエンス | 高分解能ｘ線ロッキングカーブ測定を用いた単結晶ウェーハの面方位測定方法 |
| CN104798188B (zh) * | 2012-11-16 | 2017-05-31 | 韩国标准科学研究院 | 确定单晶晶片的表面取向的方法 |
| US9678023B2 (en) | 2012-11-16 | 2017-06-13 | Korea Research Institute Of Standards And Science | Method of determining surface orientation of single crystal wafer |
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