JP2003188147A - サファイア結合構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体製造装置におけるシリコン・ウエハの
汚染防止のためのサファイア結合構造体の製造方法を提
供する。 【解決手段】 サファイア結合構造体製造方法を、格子
面を定める周期的な原子配列を持つ単位格子を繰り返し
て有する複数の単結晶構成部材を選択するステップと、
構成部材の格子面の方向性を測定するステップ112と、
格子面のうち少なくとも１つの面に沿って各構成部材を
加工し、接触面を定めるステップ114と、結合材料を塗
布するステップ140と、係合する接触面の組が前記格子
面の１つの共通する面に沿って合わされた方向性を有す
るように、構成部材を接触面で組立てるステップ142
と、結合材料が構成部材を互いに溶着するまで、所定の
温度プロファイルにしたがって構成部材を加熱するステ
ップ146とを備えて構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体の製造に関
し、より詳細には、その接触面が同じ格子面に沿って合
わされたサファイア結合構造体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】サファイアは、高温、高圧または刺激の
強い化学的環境下に見られる、厳しい条件下での設計問
題に取り組む技術者が選択する材料として、ますます利
用されている。サファイアの独特の特性は、長寿命と高
性能とが必要とされる厳しい条件下での使用に対する費
用効果的な解決手段となっている。

【０００３】現存する最も強固な材質であるサファイア
は、実際上はほとんどスクラッチプルーフ（scratch pr
oof）である。その融点は２０００℃であり高温下での
使用には理想的である。化学的にも不活性で、半導体産
業で広く使われるフッ素プラズマや、他の工業ガスおよ
び工業液剤のような刺激の強い化学薬品にも容易に耐え
てパーティクルを発生させない。さらにサファイアはマ
イクロ波同様に、紫外線、可視光線および赤外線を透過
し、透過光線の範囲はたいていの材料より広い。サファ
イアは、レーザ光情報を透過させることが可能なミサイ
ルのノーズコーン用のシールドや、半導体素子の製造で
使用される様々な工程のためのガイドチューブ、保護シ
ールド、または支持部材のような様々な用途に利用され
ている。

【０００４】単結晶サファイアは、ブール（boule）ま
たはインゴットに育成するのが通常である。ブールと
は、特殊な加熱炉内で単結晶の原子的構造によって、一
般には洋なし形状や円柱状の塊に合成的に形成されたも
のである。これらのブールは、所要の構造体が必要とす
る形状に合うようにスライスまたは機械加工される。

【０００５】なお、本発明に関して記載すべき先行技術
文献はない。出願人が知っている先行技術が文献公知発
明に係るものではないからである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、直径
５．１〜７．６ｃｍ（２〜３インチ）より大きくサファ
イア・ブールを育成することは非常に困難である。さら
にブール状の機械加工操作は、費用がかかる場合があ
る。したがって直径が非常に大きい全体寸法を有する大
きなサファイア構造体の従来技術の製造方法は、製作が
非常に困難でかつ高価であった。このようなサファイア
構造体の例は、半導体産業や軍事産業においてシールド
として使用される大きな中空ドーム、多角形または球状
構造体である。

【０００７】さらに、シリコン・ウエハの製造で使用さ
れる先行技術のサファイア構造体は、ウエハを処理する
高温に対してダメージを受けずに耐える性能が必要であ
る。しかしながら、これら高温操作時の膨張および収縮
によって、しばしば従来技術のサファイア構造体を構成
するために使用される結合材料に問題が生ずることがあ
る。全体がサファイア単結晶からなる先行技術の様々な
構造用構成部材であっても、異なる結晶格子面に沿った
膨張率が異なることによる問題が生じるのである。

【０００８】上記の事情に鑑みて、本発明は先行技術に
おける汚染管理構造に関する問題および欠点を克服する
サファイア結合構造体の製造方法を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、単結晶構造体
の製造方法の第１態様を与えることにより、従来技術に
対する利点と代替案を提供する。本発明による方法は、
１組の格子面を定める周期的な原子配列を持つ単位格子
を実質的に全体にわたって繰り返して有する複数の単結
晶構成部材を選択するステップと、前記各構成部材に関
する格子面の方向性を測定するステップと、前記格子面
の組のうち少なくとも１つの面に沿って前記各構成部材
を加工して、１対の接触面を定めるステップと、前記各
接触面に結合材料を塗布するステップと、係合する前記
接触面の各々の組が、実質的に前記格子面の組の１つの
共通する面に沿って合わされた方向性を有するように、
前記構成部材をそれぞれその接触面において組立てるス
テップと、前記結合材料が融解して構成部材を互いに溶
着するまで、所定の温度プロファイルにしたがって前記
構成部材を加熱するステップとを含む。

【００１０】本発明の代替実施例において、本発明の方
法は複数のサファイア構成部材を選択するステップを含
む。さらにその構成部材は、パネルおよび／または構造
部材である。

【００１１】本発明の他の代替実施例において、本発明
の方法は共晶ボンディング材料を塗布するステップを含
む。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１、図２および図３は、本発明
によるサファイア・シールド１０の典型実施例を示す図
である。サファイア・シールド１０は、フッ素プラズマ
を使用するフォトレジスト・ドライエッチング工程等の
際に生成される汚染物質から、シリコン・ウエハ１２を
保護するために使用される。

【００１３】サファイア・シールド１０は、上記処理中
チャック１３により把持され載置されたシリコン・ウエ
ハ１２を取り囲み、その中にプラズマを閉じこめてプラ
ズマがチャンバ内壁（図示せず）と反応することを防止
する。サファイアを使用するのは、サファイアは厳しい
条件下でも化学的に不活性だからである。サファイア
は、フッ素プラズマ、他の工業ガスや工業液剤のような
刺激の強い化学薬品に容易に耐え、パーティクルを発生
させない。また、サファイアの融点は２０００℃であ
り、高温下での使用にも理想的である。

【００１４】サファイア・シールド１０は、複数のサフ
ァイア単結晶パネル１４を含み、各々のパネル１４は、
その対向する端部に位置する第１接触面１６（図３に見
られる）を有する。パネル１４は通常は平面であるの
が、例えば弓状パネルのような他の形状のパネルも使用
されうる。

【００１５】またシールド１０は、複数のサファイア単
結晶構造部材１８を備える。構造部材１８は、通常は平
らに研磨された基準面（または外側の周）２０および弓
状の内側の周２２を有するロッドのような棒状の形状で
ある。縦に伸びる１対の溝２４は、平らな基準面２０お
よび内側の周２２の間である構造部材１８の対向する側
面に位置している。溝２４は、基準面２０に対して斜め
に加工されて設けられ、パネル１４の終端部を受け入れ
る大きさとなっている。各溝２４の内部の底面２６は第
２接触面２６を与え、これに対して第１接触面１６が係
合する。構造部材１８は通常はロッド形状であるのが、
例えばバーのような棒の状の形状のように、他の形状の
構造部材も使用されうる。

【００１６】さらに、本発明の技術分野の当業者であれ
ば、第２接触面２６は溝内部の底面に位置する必要がな
いことも理解するであろう。例えば、構造部材１８の内
側の周２２を溝２４と同じ高さまで研磨して、すなわち
溝の片側の側面を除去して、第２接触面２６のための階
段状の面を残すこととしてもよい。

【００１７】パネル１４および構造部材１８は、それぞ
れその第１および第２接触面１６および２６において交
互に結合され、シリコン・ウエハをその中に受け入れる
大きさの囲まれた領域を定める。該領域は、通常は多角
形形状に定められる。第１接触面１６および第２接触面
２６を結合するために使用されるいかなるコンパウンド
も、サファイア・パネル１４（遮蔽部材）およびロッド
１８（構造部材）と実質的に等しい膨張率および化学的
互換性を有していなければならない。さらにこのコンパ
ウンドは、シールド１０がさらされるのと同じ高熱工程
に耐えうるのに十分な、高い融点を有していなければな
らない。今回使用するこのようなコンパウンドは、イッ
トリウムを含有する共晶ボンディング・コンパウンド
（eutecticbonding compound）であり、これは参照によ
りここに取り込まれる米国特許第６，０１２，３０３号
に詳細に記載されている。

【００１８】さらに、以下により詳しく説明すると、結
合される第１および第２接触面１６および２６は、結晶
パネル１４および構造部材１８の同じ格子面に沿って合
わされた方向性を有していなければならない。これは異
なる格子面に沿った膨張率が、結晶の格子それ自体の中
で変化するからである。したがって、もし第１および第
２接触面１６および２６が、異なる格子面に沿って合わ
された方向性を有していると、シールド１０は高温処理
工程操作の下で割れてしまうことが起こりうる。

【００１９】パネル１４および構造部材１８は、様々な
大きさで実現することが可能である。例えば、いくつか
の結合されたパネル１４および構造部材１８は、残りの
パネル１４および構造部材１８より短く切断して、シリ
コン・ウエハ１２および自動化された材料搬送装置（図
示せず）が通過してチャック１３上に載置されるための
（通常は長方形形状の）開口部２８の輪郭を形作ること
ができる。

【００２０】図４は、単純立方結晶格子（simple cubic
crystal lattice）の典型的な単位格子３０を示す図で
ある。結晶中の原子３２の周期的な原子配列は、その格
子と呼ばれる。結晶格子は、単位格子３０と呼ばれる全
体の格子を代表するボリューム（volume）を常に有して
いる。単位格子３０は、結晶格子全体にわたって規則的
に繰り返して存在する。各単位格子３０には、基底ベク
トル３４，３６，および３８が定められており、単位格
子３０をこれらのベクトル３４，３６，３８の整数倍だ
け移動させると、当初の単位格子と同一の新しい単位格
子があらわれるように定められる。単位格子３０の重要
性は、代表的なボリューム（representative volume）
を分析することにより、全体としての結晶を調査するこ
とができることである。例えば、結晶の周期特性から最
も近接する原子３２間の間隔を計算することができる。

【００２１】図５、図６および図７を参照すると、単位
格子３０内における原子３２の原子配列が結晶内の格子
面４０，４２および４４の組を定めていることが示され
ている。１組のミラー指数４６，４８および５０は、格
子面４０，４２および４４の方向性を定義し、それは基
底ベクトル３４，３６および３８から計算することがで
きる。このようなミラー指数を導出する方法は、例え
ば、参照によりここに取り込まれる２０００年に著作権
登録されたＩＳＢＮ番号が0-9616721-6-1の、Stanley W
olf、Richard Tauber著“Silicon Processing for the
VLSI Era”第２版、Lattice Press社出版、第１巻第１
章第２頁に記載されている。その方法は以下の通りであ
る。

【００２２】第１のステップでは、その面の結晶軸との
切片を得てからこれらの切片を基底ベクトルの整数倍で
表現する。第２のステップでは、第１のステップで得た
３つの整数の逆数を計算する。第３のステップでは、そ
の３つの逆数と同じ比率になる最も小さい整数の組ｈ、
ｋおよびｌを得る。これらの整数がその面のミラー指数
となり、その面を（ｈ、ｋ、ｌ）と呼ぶ。例えば、前記
の３つの逆数が１／４，１／３および１／２であれば、
３，４および６が最も小さい整数、すなわちその相対値
が前記３つの逆数の相対値と等しいミラー指数である。

【００２３】図８の５２に、サファイアの単位格子を説
明する図を示す。注意するべきは、これまで使用してき
た単純立方単位格子３０は例示のためだけのものであ
り、その格子面の方向性を定めるためには、３つの整数
からなるミラー指数だけが必要とされたことである。し
かしながら、本発明の技術分野の当業者であれば、より
複雑な単位格子が存在することは既知であろう。例えば
サファイアの単位格子５２は、三方晶系の六角系単位格
子（trigonal hexagon unit cell lattice）を有し、そ
の格子面の方向性を定めるためには、例えば（０００
１）のような４つの整数からなるミラー指数を要する。
サファイアの単位格子５２に関して、いくつかの格子面
５４〜７６、および軸７８〜９０が存在する。さらに、
格子面５４〜７６の方向性を表すためには、軸または基
底ベクトル７８〜９０の方向に加えて、ミラー指数９
２、コモン・レター・コード（common letter code）９
４も用いられる。

【００２４】一般に、格子面の重要な因子の１つは、結
晶の膨張率がこれら格子面の方向と垂直な方向で変化す
ることである。したがって、サファイア構造体のどの接
触面も、同じ格子面に沿って合わせた方向性を有する単
結晶サファイア構成部材で構成されることが重要であ
る。すなわち、両方の接触面のミラー指数は、サファイ
ア単位格子の１つの格子面のミラー指数と実質的に同一
にしなければならず、そうでなければ高温操作の下でシ
ールドが割れてしまうおそれがある。

【００２５】図９および図１０は、同じ結晶方向性を有
する複数の平板パネル１４とこれと同数のまっすぐな構
造部材１８を結合して、円筒形状に模したサファイア・
シールド１０の構成を示す。構造部材１８は、軸方向に
合わされた溝２６が平板パネル１４の端部に精密に嵌合
するように機械加工されている。各々の支柱（構造部材
１８）は２つの溝２６を有し、溝２６は基準面２０に対
して傾いた所定の角度９６で、隣接する平板パネル１４
を保持する。この構成は、構造体に対して広い範囲の形
状およびサイズを可能にする。本方法によって、例え
ば、ドーム形状、球状形状を含む他の形状を組み立てる
ことも可能である。

【００２６】この場合では、Ｃ軸９８はミラー指数（０
００１）を示し、Ｃ格子面と直角で同じミラー指数を有
する。ここで重要なことは、接合される構成部材が調和
して熱的膨張・収縮をするように、その方向性を一致さ
せることである。

【００２７】図１１は、サファイア構造体を示す図であ
る。個々の構成部材の接触面が、支持を与え得るように
正確に加工され、同じ格子面に沿って正確に合わされて
いれば、パネル１４または構造部材１８だけを使用した
サファイア構造体の組立が可能であることは、本発明の
技術分野の当業者には明らかであろう。例示のサファイ
ア・シールド１００は、それぞれの接触面１０４におい
て同じ格子面に沿って合わされた平板パネル１０２で全
体が構成されている。

【００２８】図１２および図１３は、本発明によるサフ
ァイア・シールド１０、１００、および他の構造体の製
造方法のフローチャート１１０である。サファイアの多
くは、具体的に結晶方向性を考慮しつつ育成される。し
かしながらステップ１１２で示すように、サファイアの
種類またはその製造方法に関係なく、各々の部品の方向
性を明確に特定して合致されるための考察が与えられる
に違いない。これは、クロス・ポラライジング・フィル
タ(cross-polarizing filter)やラウエＸ線画像（Laue
X-ray imaging）の使用を含む様々な方法により実現さ
れる。偏光器（クロス・ポラライゼイション：cross-po
larization）を使用する方向性決定方法を、図１４から
図１６を参照しつつ後述で詳説する。

【００２９】方向性が特定されると、構造体の組立に使
用する個々の構成部材（例えばパネルや構造部材）が、
ステップ１１４で所望の大きさに機械加工される。例え
ば、平板パネル１４および１０２は、より大きなサファ
イアのブールからスライスしてもよいが、通常はリボン
形状に育成される。いずれにせよ、全体の機械加工工程
を通じて結晶方向性を調整されなければならない。

【００３０】リボン形状の材料は、仕上げの機械加工を
可能とするために、その断面がパネルの完成体の断面の
大きさよりも、やや大きく育成することが目標とされる
（ステップ１１６）。これらのリボンは、ダイアモンド
工具により罫引きされて必要長より長く切断される（ス
テップ１１８）。その後必要長より長いパネル材料は、
必要な材料だけを残してその両側面が平らに機械加工さ
れ（ステップ１２０）、さらに研磨される（ステップ１
２４）。パネルを平らにして一定の厚さとした後、粘着
性ワックスでいくつかのパネルをひとまとめにして、こ
れらをまとめて機械加工して所望の幅および長さを得る
（ステップ１２２）。まとめられた構成部材は、最終研
磨１２４を行うために個々のパネルに分けられる。研磨
は多段階片面ラッピング工程（multi step single side
d lapping process）により実現されうる。

【００３１】構造部材１８は、より大きなサファイアの
ブールからスライスしてもよいが、通常はロッド形状に
育成される（ステップ１２８）。いずれにせよ、全体の
機械加工工程を通じて結晶方向性が調整されなければな
らない。パネル材料のように、ロッド材料も仕上げの機
械加工を可能とするために、その断面が必要寸法より大
きく育成される（ステップ１３０）。

【００３２】ロッドは、仕上げ長さよりやや長く切断さ
れて（ステップ１３２）、完成体の直径に機械加工され
る（ステップ１３４）。平らな基準面２０（図１０参
照）は、基準として使用するために格子面または格子軸
に沿って機械加工される（ステップ１３６）。その後さ
らにロッドは機械加工により、ロッド断面の直径に沿っ
て設けられ、かつロッドに沿った軸上に伸びる２つの溝
２４を設けられる（ステップ１３８）。これらの溝は最
終的に隣接する平板パネルに合わされ、溝と溝の間の相
対角度は、平板パネル間の角度を定めることになる。溝
と溝の角度は、区分けされた円筒形状を作成するために
使用するパネルの数に依存する。

【００３３】パネル１４、１０２と構造部材１８を合わ
せたあと、これらは互いに結合される（ステップ１４
０）。その構成部材には、組立時に互いに接触しうる領
域に結合剤が塗布される。結合剤を塗布する具体的な領
域は、構造部材の溝の内部領域２６と、これに対するパ
ネル１４の結合端面１６である。今回の場合で通常に使
用するボンディング・コンパウンド（bonding compoun
d）は、前述した米国特許第６，０１２，３０３号に詳
細に記載される、イットリウムを含有する共晶ボンディ
ング・コンパウンドである。

【００３４】ステップ１４２において、構造部材１８と
連結するパネル１４によって構成部材がまっすぐ組み立
てられ、区分けされた円筒形状を形成する。ステップ１
４４において、組立品を真空加熱炉に置き、結合剤が融
解してパネル１４と構造部材１８とを溶着するまで、所
定の温度プロファイルにしたがって加熱する。温度のラ
ンプ・レイト（ramp rate）、融解回数および融解温度
は、結果物の形状や結果物がさらされようとしている工
程などの要因に非常に左右される。しかし、典型的な加
熱および冷却プロファイルは以下のようなものである。

【００３５】１．毎時３００℃の上昇率で、１８５０℃
まで温度を上昇させる。 ２．１８５０℃において、８時間融解する。 ３．毎時３００℃の下降率で、室温まで温度を下降させ
る。

【００３６】ステップ１４６において、区分けされた構
造体を用途に応じて調整または適合させるために、さら
に仕上げの機械加工を行う。機能的なニーズに対応する
ために、操作窓および操作口が加えられる。

【００３７】図１４から図１６は、（クロス・ポラライ
ジング：cross polarizationの）偏光器（polariscop
e）を利用して、任意のサファイア片の方向性すなわち
主な結晶軸の方向性を測定する方法１５０を示したフロ
ーチャートである。

【００３８】以下のステップ１５４〜１６４では、偏光
器の正しい整合位置をチェックする。

【００３９】ステップ１５４で検光子（analyzer）を偏
光器の台の中心上に置く。これは、偏光器の台（十分に
直交された偏光子）にある光源から透過が最も小さい条
件である。すなわち最も減衰が大きい点である。

【００４０】ステップ１５６で、既知のＡ平面結晶平板
（A-plane crystal flat）の小片を偏光子台の上に置
き、検光子の支持柱から偏光子（台）の正面に至る径に
沿った方向にその成長方向を合わせる。この位置では、
その結晶がほぼ完全に減衰させるはずである。

【００４１】ステップ１５８で、Ａ平面を偏光器の面と
平行にしたまま、結晶をどちらかの方向に９０°回転さ
せる。すると減衰が再度発生するはずである。

【００４２】もし、ステップ１５６および１５８の双方
で減衰が生じなければ、ステップ１６２に示すように偏
光器内の偏光物質の位置を調節する必要がある（ステッ
プ１６０）。そしてステップ１６２からステップ１５４
に戻って前記手順を再度開始する。もし、ステップ１５
６および１５８で減衰が生じれば、偏光器は正しく調整
されている（ステップ１６４）。

【００４３】以下のステップ１６８〜１９８では、任意
の形状のサファイア片の方向性をチェックする。

【００４４】ステップ１６６で、偏光器上の（左右の）
ほぼ中心にサファイアのサンプル平板を置き、ほぼ最も
暗くなるまで（略最大減衰を得るまで）、ゆっくりとサ
ファイアを回転させる。もし、ステップ１６６で減衰が
観察されなければ（ステップ１６８）、そのサンプルは
おそらくＣ平面である。この場合ステップ１７０で、オ
ペレータが端面における減衰の挙動を調べ、その両端面
で減衰が示されることにより、そのサンプルがＣ平面で
あることを確認する。

【００４５】もし、ステップ１６６で減衰が観察されれ
ば（ステップ１７２）、そのサンプルは、Ａ平面または
Ｒ平面である。その後ステップ１７４で、最大減衰を得
るまで、そのサンプルを若干の角度だけ前後に注意深く
回転させる。そして、ステップ１７６に示すように、偏
光器の支持柱に沿った線を用いて、サンプルの端面に印
を付ける。ステップ１７８では、減衰が生じるであろう
いずれかの方向にサンプルを約９０°回転させ、そして
ステップ１７６のようにサンプルに印を付ける。この手
順を９０°間隔でサンプルの周囲で繰り返すことによ
り、ほぼ均等間隔の４つの印が付けられることになる。

【００４６】印を付けたら、前記４個の印のいずれか１
つを最も上に位置させることにより、サンプルが端面の
上になるように偏光器内で支持する（ステップ１８
０）。ステップ１８２では、この垂直軸を中心として両
方向に４５°ずつ、すなわち合計９０°サンプルを回転
させ、前記上にある印の場所で端面を観察する。ステッ
プ１８４で、もし減衰が生じたことが観察されれば、こ
の垂直軸はＡ軸またはＭ軸である（ステップ１８６）。
もし減衰が生じなければこの軸はＣ方向にある（ステッ
プ１８８）

【００４７】ステップ１９０では、それがＡ平面である
か否かを測定するために、なおもサンプルを端面上でい
ずれかの方向に９０°回転させ、再び前後４５°サンプ
ルを回転させる（ステップ１９２）。このとき、ステッ
プ１９４に示すように（ステップ１８４と）反対の挙動
が観察されるならば、ステップ１９６に示すように、そ
れは、Ａ平面である。すなわちステップ１８４で第１の
軸が減衰を示した場合、第２の軸は減衰を示さないはず
であり、逆の場合も同じである。しかしながら、もし、
ステップ１９８において反対の挙動が観察されないとき
は、その偏光器の使用以外の手段によるさらなる測定が
必要である。

【００４８】以上、好適実施例を示したが、本発明の精
神および範囲を逸脱することなく種々の修正および置換
を行うことができると解するべきである。よって本発明
に関する実施例の記載は説明のためのものであって、こ
れに限定するわけではないと解するべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるサファイア・シールドの斜視図で
ある。

【図２】図１において円で囲まれた領域Ａの拡大図であ
る。

【図３】図２の組立分解図である。

【図４】本発明による結晶格子の立体単位格子の概略図
である。

【図５】（１００）格子面を説明する図４の立体単位格
子の概略図である。

【図６】（１１０）格子面を説明する図４の立体単位格
子の概略図である。

【図７】（１１１）格子面を説明する図４の立体単位格
子の概略図である。

【図８】サファイア結晶格子の三方晶系の六角系単位格
子の斜視図である。

【図９】サファイア単位格子のＣ軸に沿って合わされ
た、本発明によるパネルおよび構造部材の斜視図であ
る。

【図１０】図１の構造部材の断面図である。

【図１１】パネル構成部材のみを有する本発明によるサ
ファイア構造体の代替実施例である。

【図１２】本発明によるサファイア構造体の製造方法の
フローチャート（その１）である。

【図１３】本発明によるサファイア構造体の製造方法の
フローチャート（その２）である。

【図１４】本発明による偏光器を使用した任意形状のサ
ファイア片の結晶軸の方向性の測定方法のフローチャー
ト（その１）である。

【図１５】本発明による偏光器を使用した任意形状のサ
ファイア片の結晶軸の方向性の測定方法のフローチャー
ト（その２）である。

【図１６】本発明による偏光器を使用した任意形状のサ
ファイア片の結晶軸の方向性の測定方法のフローチャー
ト（その３）である。

【符号の説明】

１０…サファイア・シールド １２…シリコン・ウエハ １３…チャック １４、１０２…パネル １６…第１接触面 １８…構造部材 ２０…基準面 ２２…内側の周 ２４…溝 ２６…第２接触面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンソニー エム．ディフェオ アメリカ合衆国，ニューパンプシャー 03064，ナシュア，コートランド ストリ ート 20 Ｆターム(参考） 5F004 AA15 BB23 BB29

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １組の格子面を定める周期的な原子配列
   を持つ単位格子を実質的に全体にわたって繰り返して有
   する複数の単結晶構成部材を選択し、 前記各構成部材に関する格子面の方向性を測定し、 前記格子面の組のうち少なくとも１つの面に沿って前記
   各構成部材を加工して、１対の接触面を定め、 前記各接触面に結合材料を塗布し、 係合する前記接触面の各々の組が、実質的に前記格子面
   の組の１つの共通する面に沿って合わされた方向性を有
   するように、前記構成部材をそれぞれその接触面におい
   て組立て、および前記結合材料が融解して構成部材を互
   いに溶着するまで、所定の温度プロファイルにしたがっ
   て前記構成部材を加熱することを備える単結晶構造体の
   製造方法。
2. 【請求項２】 前記構成部材の選択は、複数のサファイ
   ア構成部材を選択することを備える請求項１に記載の方
   法。
3. 【請求項３】 前記構成部材は、パネルおよび構造部材
   のうちの１つである請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記結合材料の塗布は、共晶ボンディン
   グ材料を塗布することを備える請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記パネルの仕上げ寸法より、やや大き
   い断面を有するリボン状材料を育成し、 前記リボン状材料を前記パネルの仕上げ寸法より長く切
   断し、 前記リボン状材料の側面を実質上平らに加工し、 前記リボン状材料のいくつかをまとめて実質上仕上げ寸
   法に加工し、および前記リボンを研磨してパネルを形成
   することを備える請求項３に記載の方法。
6. 【請求項６】 前記構造部材の仕上げ寸法より大きい断
   面を有する棒状材料を育成し、 前記棒状材料を前記構造部材の仕上げ長さより長く切断
   し、 前記棒状材料を完成体の直径まで加工し、 前記棒状材料の１つの格子面に沿って基準平面を加工
   し、および前記基準平面に対してある角度を有し、１つ
   のパネルの一部分を受け入れる大きさの１対の溝を、前
   記基準平面と同じ格子面に沿って加工することを備える
   請求項３に記載の方法。
7. 【請求項７】 前記構成部材の加熱は、 第１の所定の閾温度に達するまで、第１の所定変化率で
   温度を上昇させ、 所定時間の間第１の閾温度で棒状材料を融かし、 第２の所定の閾温度に達するまで、第２の所定変化率で
   温度を下降させることを備える請求項１に記載の方法。
8. 【請求項８】 前記第１の所定の閾温度は、１０００℃
   を超える請求項７に記載の方法。
9. 【請求項９】 前記第１の所定の閾温度は、１８００℃
   を超える請求項７に記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記格子面の方向の測定は、偏光器を
    使用することを備える請求項１に記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記格子面の方向の測定は、ラウエＸ
    線画像を使用することを備える請求項１に記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記格子面の方向の測定は、 既知の要素によって偏光器を調整し、 前記構成部材を偏光器上に置き、 前記構成部材によって略最大減衰が得られるまで前記構
    成部材を回転し、および前記観察される減衰の挙動に基
    づいて前記構成部材の格子面の方向性を測定することを
    備える請求項１０に記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記格子面の方向の測定は、 前記構成部材の周に、減衰が観察された点を各々示す印
    を略９０°間隔で付け、 前記印を付けた端面の上になるように、前記構成部材を
    前記偏光器内で回転させて、前記４個の印のいずれか１
    つを最も上にし、 前記構成部材を両方向に略４５°ずつ回転させて、前記
    構成部材の前記端面における減衰の挙動を観察し、およ
    び前記観察される減衰の挙動に基づいて前記構成部材の
    格子面の方向性を測定することを備える請求項１２に記
    載の方法。
14. 【請求項１４】 前記格子面の方向の測定は、 前記印を付けた端面と同一の端面上で、前記構成部材を
    略９０°回転させ、 前記構成部材を両方向に略４５°ずつ回転させて、前記
    構成部材の前記端面における減衰の挙動を観察し、およ
    び前記観察される減衰の挙動に基づいて前記構成部材の
    格子面の方向性を測定することを備える請求項１３に記
    載の方法。