JP2016205925A - Holding jig for single cristal orientation measurement and production method of single cristal cylindrical block using the same - Google Patents

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彰 渡辺
Akira Watanabe
彰 渡辺
佐藤 文男
Fumio Sato
文男 佐藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a holding jig for single crystal orientation measurement enabling an existing X-ray single crystal orientation measurement device to accurately measure a crystal orientation where a position of a principal surface of a single crystal is largely apart from a position of a wafer reference surface to be obtained, and a production method of a single crystal cylindrical block using the holding jig.SOLUTION: A holding jig 150 for single crystal orientation measurement used for measuring a crystal orientation with X-ray radiation, comprises: a crystal holding base 61 mounting and supporting a crystal 40; a rotary shaft 62 rotatably supporting the crystal holding base; and crystal holding base fixing means 90 and 100 fixing the crystal holding base that is rotated around the rotary shaft and in an inclined state.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、単結晶方位測定用治具及びこれを用いた単結晶円柱ブロックの製造方法
に関し、特に、X線方位測定装置を用いてサファイヤ大型単結晶の方位を測定し、所定の方位で円柱状のブロックに加工する際に用いられる単結晶方位測定用治具及びこれを用いた単結晶円柱ブロックの製造方法
に関する。
The present invention relates to a single crystal orientation measurement jig and a method of manufacturing a single crystal cylinder block using the same, and in particular, measures the orientation of a sapphire large single crystal using an X-ray orientation measurement device, and circles in a predetermined orientation. The present invention relates to a single crystal orientation measuring jig used when processing into a columnar block and a method of manufacturing a single crystal cylindrical block using the jig.

サファイヤウエハーは、LED(Light Emitting Diode)用途として使用されるほか、ブルーレイディスクにおいて使用される青紫レーザー用基板としての適用が検討されている。サファイヤウエハーの結晶方位は、大型のサファイヤ単結晶をスライスした結晶方位に依存する。従って、所望の結晶方位を有するウエハーを製造するためには、大型単結晶を引き上げる際に方位の制御を行うことが望ましい。   The sapphire wafer is used as an LED (Light Emitting Diode) application, and its application as a blue-violet laser substrate used in a Blu-ray disc is being studied. The crystal orientation of the sapphire wafer depends on the crystal orientation obtained by slicing a large sapphire single crystal. Therefore, in order to manufacture a wafer having a desired crystal orientation, it is desirable to control the orientation when pulling up a large single crystal.

サファイヤ単結晶の製造方法には、CZ(Czochralski、チョクラルスキー)法、キロプロス法等公知の結晶製造方法を用いることができる。上述の製造方法によりa軸配向の単結晶を製造する場合、欠陥の少ない単結晶の製造が可能であるが、c軸配向の単結晶を製造する場合、欠陥の少ない単結晶の製造は困難とされている。   As a method for producing a sapphire single crystal, a known crystal production method such as CZ (Czochralski) method or kilopros method can be used. When producing an a-axis oriented single crystal by the above-described production method, it is possible to produce a single crystal with few defects, but when producing a c-axis oriented single crystal, it is difficult to produce a single crystal with few defects. Has been.

サファイヤ単結晶は主面がa面、代表される側面がc面及びm面で構成され、LED用途として使用されるウエハーは、c面基準が多い。よって、c面基準のウエハーを得るためには、略円筒形又は略円錐台形状の大型単結晶を側面からくり抜いて、円柱状のブロックに加工する必要がある。   A sapphire single crystal is composed of an a-plane main surface and c-plane and m-plane representative side surfaces, and wafers used for LED applications have many c-plane standards. Therefore, in order to obtain a c-plane based wafer, it is necessary to cut out a large cylindrical single crystal having a substantially cylindrical shape or a substantially frustoconical shape from a side surface and process it into a cylindrical block.

そのため、a軸配向のサファイヤ大型単結晶を用いてウエハーに加工するためには、まず、サファイヤ大型単結晶から円柱状のブロックに抜き加工することが行われる(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載のサファイヤ単結晶ブロックの製造方法では、サファイヤ大型単結晶を引き上げる際に使用するシードが融液と接するシード面の結晶方位により、c面をある程度確定出来るため、円柱状のブロックに加工する削工機にセット時、ある程度確定されたc面を上向きに設置する。そして、円筒ブロック加工を行い、円筒を基準に端面加工を行った後、面方位基準で円筒研削を行っている。   Therefore, in order to process a wafer using the a-axis-oriented sapphire large single crystal, first, the sapphire large single crystal is punched into a cylindrical block (for example, see Patent Document 1). In the method for producing a sapphire single crystal block described in Patent Document 1, since the c-plane can be determined to some extent by the crystal orientation of the seed surface in contact with the melt, the seed used when pulling up the large sapphire single crystal is used. When set to a machine tool to be machined, the c-plane determined to some extent is set upward. And after performing cylindrical block processing and performing end surface processing on the basis of a cylinder, cylindrical grinding is performed on the basis of surface orientation.

特開2008−971号公報JP 2008-971 A 特開2003−254918号公報JP 2003-254918 A

しかしながら、大型単結晶の状態では、結晶側面であるc面をある程度確定することは可能であっても、c面を正確に把握することまでは出来ていない。よって、円柱状のブロックにくり抜く際の直径は、最終的な円柱研削の際に、正確な結晶方位に合わせて研削しても所望のウエハーサイズが得られるように、研削する必要があった。よって、円柱状のブロック加工の際には、削り代を考えて少し大きめに円柱ブロックを製作しなければならず、大型単結晶から得られるウエハー収率を低下させる大きな要因となっていた。   However, in the state of a large single crystal, the c-plane that is the crystal side surface can be determined to some extent, but the c-plane cannot be accurately grasped. Therefore, it is necessary to grind the diameter at the time of hollowing out the cylindrical block so that a desired wafer size can be obtained even if grinding is performed in accordance with an accurate crystal orientation in the final cylindrical grinding. Therefore, when processing a cylindrical block, it is necessary to manufacture a slightly larger cylindrical block in consideration of a machining allowance, which is a major factor for reducing the yield of a wafer obtained from a large single crystal.

図6は、従来のそのような削り代を考慮したブロック加工の一例を示した図である。図6に示されるように、円柱状の単結晶ブロック45から、c面を主面とする円柱ウエハー46を取得するためには、単結晶ブロック45の主面と円柱ウエハー46の主面の結晶方位のズレを考慮して、削り代47を含めて単結晶ブロック45をくり抜く必要がある。よって、削り代47を設ける分、大型単結晶から得られるウエハーの収率が低下してしまう。   FIG. 6 is a diagram showing an example of conventional block machining considering such machining allowance. As shown in FIG. 6, in order to obtain a cylindrical wafer 46 having a c-plane as a main surface from a cylindrical single crystal block 45, crystals of the main surface of the single crystal block 45 and the main surface of the cylindrical wafer 46 are obtained. In consideration of misalignment, it is necessary to cut out the single crystal block 45 including the machining allowance 47. Therefore, the yield of the wafer obtained from the large single crystal is reduced by the provision of the cutting allowance 47.

一方、単結晶の方位面を測定するため、X線を用いた方位測定装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。かかる方位測定装置は、ω軸線を中心として回転可能なX線源及びX線検出手段と、ω軸線、X線源及びX線検出手段をω軸線と略直角なχ軸線を中心として一体に回転移動させるχ移動手段とを有する。かかる方位測定装置によれば、シリコン単結晶のように、主面と得ようとする半導体ウエハーの結晶方位とが大きくかけ離れていない場合には、正確に結晶方位を測定することが可能である。しかしながら、特許文献2に記載された構成の方位測定装置は、サファイヤ大型単結晶のように、ウエハーの基準面が単結晶の主面と大きく異なっている場合には、そのままでは結晶方位を正確に測定することができない。   On the other hand, in order to measure the azimuth plane of a single crystal, an azimuth measuring apparatus using X-rays is known (for example, see Patent Document 2). Such an azimuth measuring device integrally rotates an X-ray source and an X-ray detection means that can rotate around the ω axis, and an ω axis, an X-ray source, and an X-ray detection means about a χ axis that is substantially perpendicular to the ω axis. Χ moving means for moving. According to such an orientation measuring apparatus, when the main surface and the crystal orientation of the semiconductor wafer to be obtained are not greatly different from each other like a silicon single crystal, the crystal orientation can be accurately measured. However, the orientation measuring apparatus having the configuration described in Patent Document 2 can accurately set the crystal orientation as it is when the reference plane of the wafer is greatly different from the main surface of the single crystal, as in the case of a sapphire large single crystal. It cannot be measured.

そこで、本発明は、単結晶の主面と取得しようとするウエハーの基準面が大きく異なっている場合であっても、既存のX線単結晶方位測定装置を用いて正確な結晶方位の測定が可能な単結晶方位測定用治具及びこれを用いた単結晶円柱ブロックの製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention enables accurate crystal orientation measurement using an existing X-ray single crystal orientation measuring apparatus even when the main surface of the single crystal and the reference plane of the wafer to be obtained are greatly different. It is an object of the present invention to provide a single crystal orientation measuring jig that can be used and a method of manufacturing a single crystal cylindrical block using the jig.

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る単結晶方位測定用治具は、X線照射により結晶方位を測定する際に用いる単結晶方位測定用治具であって、
結晶を載置支持可能な結晶保持台と、
該結晶保持台を回転可能に支持する回転軸と、
前記結晶保持台を該回転軸周りに回転させ、前記結晶保持台が傾斜した状態で前記結晶保持台を固定可能な保持台固定手段と、を有する。
To achieve the above object, a single crystal orientation measurement jig according to one aspect of the present invention is a single crystal orientation measurement jig used when measuring crystal orientation by X-ray irradiation,
A crystal holding table capable of mounting and supporting the crystal;
A rotating shaft that rotatably supports the crystal holding table;
And holding table fixing means capable of rotating the crystal holding table around the rotation axis and fixing the crystal holding table in a state where the crystal holding table is inclined.

本発明の他の態様に係る単結晶円柱ブロックの製造方法は、前記単結晶方位測定用治具を用いて、X線照射により単結晶の結晶方位を測定する工程と、
前記結晶方位が測定された単結晶を、単結晶円柱ブロック製造装置の加工テーブル上に載置する工程と、
測定された前記結晶方位に適合させて前記単結晶の加工が可能なように前記加工テーブルの傾斜を調整する工程と、
前記単結晶の側面から円柱形状の単結晶円柱ブロックをくり抜く研削加工を行う工程と、を有する。
The method for producing a single crystal cylindrical block according to another aspect of the present invention includes a step of measuring the crystal orientation of a single crystal by X-ray irradiation using the single crystal orientation measurement jig,
Placing the single crystal whose crystal orientation is measured on a processing table of a single crystal cylindrical block manufacturing apparatus;
Adjusting the tilt of the processing table so that the single crystal can be processed in conformity with the measured crystal orientation;
And a grinding process of hollowing out a cylindrical single crystal cylindrical block from a side surface of the single crystal.

本発明の他の態様に係る単結晶円柱ブロックの製造方法は、前記単結晶方位測定用治具を用いて、X線照射により単結晶の結晶方位を測定する工程と、
前記結晶方位が測定された単結晶を、前記L型装着治具が装着されたまま単結晶円柱ブロック製造装置の加工テーブル上に載置する工程と、
測定された前記結晶方位に適合させて前記単結晶の加工が可能なように前記加工テーブルの傾斜を調整する工程と、
前記単結晶の側面から円柱形状の単結晶円柱ブロックをくり抜く研削加工を行う工程と、を有する単結晶円柱ブロックの製造方法。
The method for producing a single crystal cylindrical block according to another aspect of the present invention includes a step of measuring the crystal orientation of a single crystal by X-ray irradiation using the single crystal orientation measurement jig,
Placing the single crystal of which the crystal orientation has been measured on a processing table of a single crystal cylindrical block manufacturing apparatus while the L-shaped mounting jig is mounted;
Adjusting the tilt of the processing table so that the single crystal can be processed in conformity with the measured crystal orientation;
And a step of grinding the cylindrical single crystal cylindrical block from the side surface of the single crystal.

本発明によれば、単結晶の主面と大きく異なる結晶方位を正確に測定することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately measure a crystal orientation greatly different from the main surface of a single crystal.

本発明の実施形態に係る単結晶方位測定用治具の一例を示す側面図である。It is a side view which shows an example of the jig | tool for single crystal orientation measurement which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る単結晶方位測定用治具の一例を示す上面図である。It is a top view which shows an example of the jig | tool for single crystal orientation measurement which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る単結晶方位測定用治具の傾斜機構の結晶保持部を傾けた状態を示した図である。図3(a)は、結晶保持部が傾いていないニュートラル状態を示した図である。図3(b)は、左側に45°結晶保持部を傾けた状態を示した図である。図3(c)は、右側に45°結晶保持部を傾けた状態を示した図である。It is the figure which showed the state which inclined the crystal holding | maintenance part of the inclination mechanism of the jig for single crystal orientation measurement which concerns on embodiment of this invention. FIG. 3A is a diagram showing a neutral state in which the crystal holding portion is not tilted. FIG. 3B is a view showing a state in which the 45 ° crystal holding part is tilted to the left side. FIG. 3C is a view showing a state in which the 45 ° crystal holding part is tilted to the right side. 単結晶をくり抜き加工して円柱状のブロックを形成するための単結晶ブロック製造装置の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the single-crystal block manufacturing apparatus for hollowing out a single crystal and forming a cylindrical block. 従来の比較例に係る円柱ブロックの加工と本実施例に係る単結晶方位測定用治具を用いた円柱ブロックの加工とを比較して示した図である。図5(a)は、従来例に係る円柱ブロックの加工を示した図である。図5(b)は、本実施例に係る単結晶方位測定用治具を用いた円柱ブロックの加工を示した図である。It is the figure which compared and showed the processing of the cylindrical block which concerns on the conventional comparative example, and the processing of the cylindrical block using the jig | tool for single-crystal orientation measurement which concerns on a present Example. Fig.5 (a) is the figure which showed the process of the cylindrical block which concerns on a prior art example. FIG.5 (b) is the figure which showed the process of the cylindrical block using the jig | tool for single crystal orientation measurement which concerns on a present Example. 従来の削り代を考慮したブロック加工の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the block process which considered the conventional machining allowance.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る単結晶方位測定用治具150の一例を示す側面図である。また、図2は、本発明の実施形態に係る単結晶方位測定用治具150の一例を示す上面図である。本実施形態においては、X線単結晶方位測定装置として、理学電機株式会社製のX線単結晶方位測定装置(2991G2)を用いた例を挙げて説明する。しかしながら、本実施形態に係る単結晶方位測定用治具150は、上述のX線単結晶方位測定装置(2991G2)のみならず、単結晶の方位を測定可能な種々の単結晶方位測定装置に適用可能である。   FIG. 1 is a side view showing an example of a single crystal orientation measuring jig 150 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a top view showing an example of the single crystal orientation measuring jig 150 according to the embodiment of the present invention. In this embodiment, an example using an X-ray single crystal orientation measuring device (2991G2) manufactured by Rigaku Corporation will be described as an X-ray single crystal orientation measuring device. However, the single crystal orientation measuring jig 150 according to this embodiment is applied not only to the above-described X-ray single crystal orientation measuring device (2991G2) but also to various single crystal orientation measuring devices capable of measuring the orientation of the single crystal. Is possible.

図1及び図2において、一点鎖線で描かれた部分がX線単結晶方位測定装置10の構成要素であり、実線で描かれた部分が本実施形態に係る結晶方位測定装置の構成要素である。   1 and 2, the part drawn with a one-dot chain line is a constituent element of the X-ray single crystal orientation measuring apparatus 10, and the part drawn with a solid line is a constituent element of the crystal orientation measuring apparatus according to the present embodiment. .

図1に示されるように、X線単結晶方位測定装置10の回転ステージ11の中央にあるθステージの突起12を基準として、ベース板20を固定し、ベース板20の片端面には本体の回転ステージ11へ加わる加重を低減させるローラー30を有する構造とする。また、ベース板20には、上側ガイド21と下側ガイド22からなるスライドガイド23を設けた固定板24が備えられている。図1及び図2に示すように、大型単結晶40をセットする際には、ベース板20が延在する測定装置端面までスライド移動可能な構造を有する。   As shown in FIG. 1, a base plate 20 is fixed with reference to a projection 12 of the θ stage at the center of the rotary stage 11 of the X-ray single crystal orientation measuring apparatus 10. A structure having a roller 30 for reducing the load applied to the rotary stage 11 is adopted. The base plate 20 is provided with a fixed plate 24 provided with a slide guide 23 composed of an upper guide 21 and a lower guide 22. As shown in FIGS. 1 and 2, when the large single crystal 40 is set, the large single crystal 40 has a structure that can be slid and moved to the end face of the measuring device on which the base plate 20 extends.

図1に示されるように、大型単結晶40はL型治具50に接着され、L型治具50は傾斜機構60の結晶保持部61にボルト留めされる。傾斜機構60は、コロが設置された専用台車に乗せられ、方位測定装置端面までスライドしている固定板24付近まで大型単結晶40を運搬する。傾斜機構60は、上述のL型治具50を介して単結晶を保持する結晶保持部61の他、結晶保持部61を回転可能に支持する回転軸62と、結晶保持部61及び回転軸62を支持する支持部63とを有する。また、結晶保持部61は、大型単結晶40を下方から支持する底板61a及び大型単結晶40を側方から支持する側板61bを有する。   As shown in FIG. 1, the large single crystal 40 is bonded to an L-shaped jig 50, and the L-shaped jig 50 is bolted to the crystal holding portion 61 of the tilt mechanism 60. The tilt mechanism 60 is placed on a dedicated carriage on which a roller is installed, and carries the large single crystal 40 to the vicinity of the fixed plate 24 that slides to the end face of the orientation measuring device. The tilt mechanism 60 includes, in addition to the crystal holding unit 61 that holds the single crystal via the L-shaped jig 50 described above, a rotation shaft 62 that rotatably supports the crystal holding unit 61, a crystal holding unit 61, and a rotation shaft 62. And a support portion 63 that supports the. In addition, the crystal holding unit 61 includes a bottom plate 61 a that supports the large single crystal 40 from below and a side plate 61 b that supports the large single crystal 40 from the side.

傾斜機構60は、例えば、支持部63の底板にベアリングが設置され(いずれも図示せず)、重量物である大型単結晶40のスライドも容易に出来る構造とされてもよい。固定板24と傾斜機構60との位置決めはボルト26で行っているが、固定板24には、傾斜機構60の固定位置付近にベアリングが係合可能な窪み状の逃げが形成され、固定板24と傾斜機構60との双方が面接触し、位置決め固定される構造を有してもよい。   The tilt mechanism 60 may have a structure in which, for example, a bearing is installed on the bottom plate of the support portion 63 (none is shown), and the large single crystal 40 that is a heavy object can be easily slid. The fixing plate 24 and the tilting mechanism 60 are positioned by the bolts 26, but the fixing plate 24 is formed with a recess in which a bearing can be engaged in the vicinity of the fixing position of the tilting mechanism 60. The tilt mechanism 60 may have a structure in which both the surface contact and the tilt mechanism 60 are positioned and fixed.

図2に示されるように、固定板24に固定された傾斜機構60は、図X線単結晶方位測定位置までスライドされ、ロックレバー25にて固定される。   As shown in FIG. 2, the tilt mechanism 60 fixed to the fixing plate 24 is slid to the X-ray single crystal orientation measurement position and fixed by the lock lever 25.

図1及び図2に示されるように、大型単結晶40の方位測定位置は、固定板24の対面に設置された結晶位置決め機構70の位置決めストッパー71により定められ、結晶位置決め機構70にもスライドガイド72及び位置決めストッパー71が設置される。初期設定時には結晶位置決め機構70の代わりに校正板を設置し、X線の位置を確認し位置決めストッパー71の位置を決める。   As shown in FIGS. 1 and 2, the orientation measurement position of the large single crystal 40 is determined by a positioning stopper 71 of the crystal positioning mechanism 70 installed on the opposite surface of the fixed plate 24, and the crystal positioning mechanism 70 also has a slide guide. 72 and positioning stopper 71 are installed. At the initial setting, a calibration plate is installed in place of the crystal positioning mechanism 70, the position of the positioning stopper 71 is determined by checking the X-ray position.

これにより、次回からの測定は、結晶位置決め板70の位置を、大型単結晶40と位置決めストッパー71とが接触する位置まで動かすことで、容易に位置決めが可能となる。大型単結晶40の位置決めが終了したら、結晶位置決め機構70は装置の後方にスライドさせ、固定しておくことが好ましい。   Thereby, the measurement from the next time can be easily performed by moving the position of the crystal positioning plate 70 to a position where the large single crystal 40 and the positioning stopper 71 are in contact with each other. When the positioning of the large single crystal 40 is completed, the crystal positioning mechanism 70 is preferably slid to the rear of the apparatus and fixed.

X線単結晶方位測定装置本体のハンドル13を回転させると、上述の回転ステージ11が回転し、大型単結晶40の方位測定位置をθ角21°近辺のX線がピークになる位置で位置決めする。   When the handle 13 of the X-ray single crystal orientation measuring device main body is rotated, the rotary stage 11 is rotated, and the orientation measurement position of the large single crystal 40 is positioned at a position where the X-ray near the θ angle of 21 ° reaches a peak. .

図3は、本発明の実施形態に係る単結晶方位測定用治具150の傾斜機構60の結晶保持部61を傾けた状態を示した図である。図3(a)は、結晶保持部61が傾いていないニュートラル状態を示した図であり、図3(b)は、左側に45°結晶保持部61を傾けた状態を示した図である。また、図3(c)は、右側に45°結晶保持部61を傾けた状態を示した図である。   FIG. 3 is a view showing a state in which the crystal holding portion 61 of the tilt mechanism 60 of the single crystal orientation measuring jig 150 according to the embodiment of the present invention is tilted. FIG. 3A is a diagram showing a neutral state in which the crystal holding unit 61 is not tilted, and FIG. 3B is a diagram showing a state in which the 45 ° crystal holding unit 61 is tilted to the left side. FIG. 3C is a view showing a state in which the 45 ° crystal holding portion 61 is inclined to the right side.

大型単結晶40が固定された傾斜機構60は、結晶保持部61の側板61bの方位測定装置本体のX線照射部と同じ高さの位置に回転軸62を有し、左右に各45°傾斜可能な構造を有する。回転軸62にはモーメントが加わるため、このサポートとして回転軸62の下方にRガイド80を取り付けた構造となる。Rガイド80は、回転軸62の回転方向に沿って結晶保持部61の底板61aの回転移動又は傾斜移動をガイドするための回転方向ガイド手段である。Rガイド80は、例えば、溝やレール等の移動方向を規制する構造を有し、結晶保持部61の底板61a及び側板61b同士が係合して底板61aをガイドするように構成される。   The tilting mechanism 60 to which the large single crystal 40 is fixed has a rotation shaft 62 at the same height as the X-ray irradiation unit of the orientation measuring device main body of the side plate 61b of the crystal holding unit 61, and tilts by 45 ° to the left and right. It has a possible structure. Since moment is applied to the rotating shaft 62, an R guide 80 is attached below the rotating shaft 62 as the support. The R guide 80 is a rotation direction guide means for guiding the rotation movement or the inclination movement of the bottom plate 61 a of the crystal holding unit 61 along the rotation direction of the rotation shaft 62. For example, the R guide 80 has a structure that regulates the moving direction of grooves, rails, and the like, and is configured such that the bottom plate 61a and the side plates 61b of the crystal holding unit 61 are engaged with each other to guide the bottom plate 61a.

図3(b)に示すように、左側に45°傾けたときの位置決めは、インデックスプランジャー90により行い、固定ネジ100にて締結固定する構造となる。つまり、インデックスプランジャー90と固定ネジ100との協働により、結晶保持部61は所定の傾斜角度で位置決め固定される。この時、単結晶の方位測定を行えば、大型単結晶40の面方位がx軸に対して何度ずれているか測定でき、x軸方向における結晶方位を把握できる。   As shown in FIG. 3B, the positioning when tilted 45 ° to the left is performed by the index plunger 90 and is fastened and fixed by the fixing screw 100. That is, the crystal holding part 61 is positioned and fixed at a predetermined inclination angle by the cooperation of the index plunger 90 and the fixing screw 100. At this time, if the orientation of the single crystal is measured, it can be measured how many times the plane orientation of the large single crystal 40 is deviated from the x-axis, and the crystal orientation in the x-axis direction can be grasped.

次に、図3(c)に示すように、グリップ110を持ち、固定ネジ100を外し、インデックスプランジャー90の固定を解除し、逆方向(右方向)に傾斜機構60の結晶保持部61を45°傾け、同様に固定ネジ100を締結固定する。この時、大型単結晶40の方位測定を行えば、大型単結晶40の面方位がy軸に対して何度ずれているか測定でき、y軸方向における結晶方位を把握できる。   Next, as shown in FIG. 3C, the grip 110 is held, the fixing screw 100 is removed, the index plunger 90 is released, and the crystal holding portion 61 of the tilt mechanism 60 is moved in the reverse direction (right direction). The fixing screw 100 is similarly fastened and fixed by tilting 45 °. At this time, if the orientation measurement of the large single crystal 40 is performed, it can be measured how many times the plane orientation of the large single crystal 40 is shifted from the y-axis, and the crystal orientation in the y-axis direction can be grasped.

元来、円柱状ブロックの方位測定は、ブロック端面のx、yの2軸を測定し、方位のズレを確認することにより行われる。サファイヤ大型単結晶40をこの方法で測定しようとすると、単結晶を垂直及び水平に設置しなくてはならないが、2軸の測定という所に着目し、回転方向の一方向に45°傾け測定し、次に逆方向に90°傾けることにより測定可能となる。   Originally, the azimuth | direction measurement of a cylindrical block is performed by measuring the x-axis and y-axis of a block end surface, and confirming the deviation | shift of an azimuth | direction. When trying to measure a sapphire large single crystal 40 by this method, the single crystal must be installed vertically and horizontally. However, paying attention to the biaxial measurement, it is measured by tilting 45 ° in one direction of rotation. Then, it becomes possible to measure by tilting 90 ° in the opposite direction.

図4は、単結晶をくり抜き加工して円柱状のブロックを形成するための単結晶ブロック製造装置250の一例を示した図である。このような単結晶ブロック製造装置250は、例えば、特開2008−971号公報に記載されている装置を用いることができるが、本実施形態に係る方位測定用治具を用いることにより、単結晶の方位が正確に測定されているので、測定した方位を生かしたブロック加工を行う。   FIG. 4 is a diagram showing an example of a single crystal block manufacturing apparatus 250 for hollowing out a single crystal to form a cylindrical block. As such a single crystal block manufacturing apparatus 250, for example, an apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-971 can be used. By using the orientation measuring jig according to the present embodiment, a single crystal block manufacturing apparatus 250 can be used. Since the azimuth is accurately measured, block machining is performed utilizing the measured azimuth.

図4に示すように、単結晶ブロック製造装置250は、スライドテーブル210上に傾斜円テーブル220が設定された構成を有する。傾斜円テーブル220は、傾斜可能なテーブルであり、大型単結晶40を載置する加工テーブル221の傾斜角度を調整することができる。加工テーブル221の傾斜角度の調整は、傾斜方向ハンドル223で傾斜支持部222の傾斜角を変化させることにより可能である。また、回転方向ハンドル224により、加工テーブル221を水平方向に回転させることが可能な構成となっている。   As shown in FIG. 4, the single crystal block manufacturing apparatus 250 has a configuration in which an inclined circular table 220 is set on a slide table 210. The tilted circular table 220 is a tiltable table, and the tilt angle of the processing table 221 on which the large single crystal 40 is placed can be adjusted. The tilt angle of the processing table 221 can be adjusted by changing the tilt angle of the tilt support portion 222 with the tilt direction handle 223. Further, the processing table 221 can be rotated in the horizontal direction by the rotation direction handle 224.

そして、本発明の実施形態に係る単結晶方位測定用治具150を用いて測定した大型単結晶40を、L型治具50に接着された状態で加工テーブル221上に固定する。次いで、加工テーブル221の傾斜を調整して方位測定値に適合させる補正を行った後、コアビット140を下降させてくり抜き加工を行えば、結晶方位のズレがほとんどない円筒ブロックを製作することが出来る。   Then, the large single crystal 40 measured using the single crystal orientation measuring jig 150 according to the embodiment of the present invention is fixed on the processing table 221 while being bonded to the L-shaped jig 50. Next, after adjusting the inclination of the processing table 221 to be adapted to the orientation measurement value, if the core bit 140 is lowered and punching is performed, a cylindrical block with almost no crystal orientation deviation can be manufactured. .

〔実施例〕
次に、本発明の実施例に係る単結晶方位測定用治具を用いて単結晶の方位測定を行い、測定結果に基づいて単結晶円柱ブロックを製造した実施例について説明する。
〔Example〕
Next, an example in which a single crystal orientation measurement is performed using a single crystal orientation measurement jig according to an embodiment of the present invention and a single crystal cylindrical block is manufactured based on the measurement result will be described.

3インチ(φ76.2mm)直径の円柱形状に円柱研削加工で仕上げる為に、当初は単結晶円柱ブロック製造装置において、コアビットの直径はφ90mmを使用していたが、本実施例に係る単結晶方位測定用治具を用いることにより、直径がφ80mmのコアビットで円柱研削加工を行えるようになった。   In order to finish a cylindrical shape with a diameter of 3 inches (φ76.2 mm) by cylindrical grinding, initially, the diameter of the core bit was used in the single crystal cylindrical block manufacturing apparatus, but the single crystal orientation according to this example was used. By using a measuring jig, cylindrical grinding can be performed with a core bit having a diameter of φ80 mm.

これは、円柱研削時の研削量が75%程度低減されたことを意味する。また、大型単結晶から円柱ブロックを加工する時も、今までの3個から5個まで加工可能となる。   This means that the grinding amount during cylindrical grinding has been reduced by about 75%. Also, when processing a cylindrical block from a large single crystal, it is possible to process from 3 to 5 pieces so far.

図5は、従来の比較例に係る円柱ブロックの加工と本実施例に係る単結晶方位測定用治具を用いた円柱ブロックの加工とを比較して示した図である。図5(a)は、従来例に係る円柱ブロックの加工を示した図であり、図5(b)は、本実施例に係る単結晶方位測定用治具を用いた円柱ブロックの加工を示した図である。   FIG. 5 is a diagram comparing the processing of a conventional cylindrical block according to a comparative example and the processing of a cylindrical block using the single crystal orientation measuring jig according to the present embodiment. FIG. 5A is a diagram showing the processing of the cylindrical block according to the conventional example, and FIG. 5B shows the processing of the cylindrical block using the single crystal orientation measuring jig according to the present example. It is a figure.

図5(a)に示されるように、従来は、大型単結晶40から、φ90mmの円柱ブロック45を研削する必要があったため、3個の円柱ブロック45しか取得できなかった。   As shown in FIG. 5A, conventionally, since it was necessary to grind a φ90 mm cylindrical block 45 from the large single crystal 40, only three cylindrical blocks 45 could be obtained.

一方、図5(b)に示されるように、本実施例に係る単結晶方位測定用治具を用いた場合には、結晶方位が正確に測定できるため、円柱ブロック加工時において、削り代47(図6参照)を含めないか、又は含めても極めて少量にすることができ、φ80mmの円柱ブロック41を研削すれば十分である。この場合には、1個の大型単結晶40から5本もの円柱ブロック41が取得できることになり、収率を大幅に向上させることができる。   On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the single crystal orientation measuring jig according to the present embodiment is used, the crystal orientation can be measured accurately. (See FIG. 6) is not included or can be very small even if included, and it is sufficient to grind the cylindrical block 41 of φ80 mm. In this case, as many as five cylindrical blocks 41 can be obtained from one large single crystal 40, and the yield can be greatly improved.

このように、本発明の実施形態及び実施例に係る単結晶方位測定用治具を用いることにより、方位測定時において、円柱状のブロックに抜く方向を正確に把握することができ、円柱状のブロックに抜く直径を規格値近辺とすることができ、円筒研削加工の時間を短縮することができる。また、サファイヤ大型単結晶から円柱状のブロック加工品を多く取得することができ、ウエハー収率を向上させることができる。   Thus, by using the single crystal orientation measurement jig according to the embodiments and examples of the present invention, it is possible to accurately grasp the direction to be extracted into the cylindrical block at the time of orientation measurement. The diameter of the block can be set near the standard value, and the cylindrical grinding time can be shortened. Further, a large number of cylindrical block processed products can be obtained from the sapphire large single crystal, and the wafer yield can be improved.

以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態及び実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiments and examples of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and the above-described embodiments and examples can be performed without departing from the scope of the present invention. Various modifications and substitutions can be made to the embodiments.

10 X線単結晶方位測定装置
20 ベース
23、72 スライドガイド
40 大型結晶
50 L字型治具
60 傾斜機構
61 結晶保持部
61a 底板
61b 側板
62 回転軸
63 支持部
70 結晶位置決め機構
71 結晶位置決めストッパー
80 Rガイド
90 インデックスプランジャー
100 固定ネジ
110 グリップ
150 単結晶方位測定用治具
220 傾斜テーブル
221 加工テーブル
230 コアビット
250 単結晶円柱ブロック製造装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 X-ray single crystal orientation measuring device 20 Base 23, 72 Slide guide 40 Large crystal 50 L-shaped jig 60 Inclination mechanism 61 Crystal holding part 61a Bottom plate 61b Side plate 62 Rotating shaft 63 Support part 70 Crystal positioning mechanism 71 Crystal positioning stopper 80 R guide 90 Index plunger 100 Fixing screw 110 Grip 150 Single crystal orientation measuring jig 220 Tilt table 221 Processing table 230 Core bit 250 Single crystal cylinder block manufacturing device

Claims (8)

X線照射により結晶方位を測定する際に用いる単結晶方位測定用治具であって、
結晶を載置支持可能な結晶保持台と、
該結晶保持台を回転可能に支持する回転軸と、
前記結晶保持台を該回転軸周りに回転させ、前記結晶保持台が傾斜した状態で前記結晶保持台を固定可能な保持台固定手段と、を有する単結晶方位測定用治具。
A single crystal orientation measurement jig used when measuring crystal orientation by X-ray irradiation,
A crystal holding table capable of mounting and supporting the crystal;
A rotating shaft that rotatably supports the crystal holding table;
A jig for measuring a single crystal orientation, comprising: a holding table fixing means capable of rotating the crystal holding table around the rotation axis and fixing the crystal holding table in a state where the crystal holding table is inclined.
前記結晶保持台は略L字形の形状を有し、前記結晶の下面を支持する底板と、前記結晶の側面を支持する側板とを有する請求項1に記載の単結晶方位測定用治具。   The single crystal orientation measuring jig according to claim 1, wherein the crystal holding table has a substantially L-shape, and includes a bottom plate that supports a lower surface of the crystal and a side plate that supports a side surface of the crystal. 前記保持台固定手段は、位置決め軸と、該位置決め軸を固定する固定ねじを有する請求項1又は2に記載の単結晶方位測定用治具。   The single crystal orientation measuring jig according to claim 1, wherein the holding base fixing means includes a positioning shaft and a fixing screw for fixing the positioning shaft. 前記回転軸を支持するとともに、前記結晶保持台の前記側板と略平行に設けられた支持板を更に有し、
該支持板及び前記側板は、互いに係合して前記回転軸周りの回転をガイドするガイド機構を有する請求項1乃至3のいずれか一項に記載の単結晶方位測定用治具。
The support plate further supports the rotating shaft and is provided substantially parallel to the side plate of the crystal holding table,
4. The single crystal orientation measurement jig according to claim 1, wherein the support plate and the side plate have a guide mechanism that engages with each other to guide rotation around the rotation axis. 5.
前記ガイド機構は、前記回転軸周りの回転方向に沿った溝又はレールを含む請求項4に記載の単結晶方位測定用治具。   The single crystal orientation measurement jig according to claim 4, wherein the guide mechanism includes a groove or a rail along a rotation direction around the rotation axis. 前記結晶に接着可能であるとともに、前記結晶保持台に固定可能なL型装着治具を更に有し、
前記結晶は、前記結晶に接着されたL型装着治具を介して前記結晶保持台に支持される請求項1乃至5のいずれか一項に記載の単結晶方位測定用治具。
An L-shaped mounting jig that can be bonded to the crystal and can be fixed to the crystal holding table,
The single crystal orientation measuring jig according to claim 1, wherein the crystal is supported on the crystal holding table via an L-shaped mounting jig bonded to the crystal.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の単結晶方位測定用治具を用いて、X線照射により単結晶の結晶方位を測定する工程と、
前記結晶方位が測定された単結晶を、単結晶円柱ブロック製造装置の加工テーブル上に載置する工程と、
測定された前記結晶方位に適合させて前記単結晶の加工が可能なように前記加工テーブルの傾斜を調整する工程と、
前記単結晶の側面から円柱形状の単結晶円柱ブロックをくり抜く研削加工を行う工程と、を有する単結晶円柱ブロックの製造方法。
Using the single crystal orientation measurement jig according to any one of claims 1 to 5 to measure the crystal orientation of the single crystal by X-ray irradiation;
Placing the single crystal whose crystal orientation is measured on a processing table of a single crystal cylindrical block manufacturing apparatus;
Adjusting the tilt of the processing table so that the single crystal can be processed in conformity with the measured crystal orientation;
And a step of grinding the cylindrical single crystal cylindrical block from the side surface of the single crystal.
請求項6に記載の単結晶方位測定用治具を用いて、X線照射により単結晶の結晶方位を測定する工程と、
前記結晶方位が測定された単結晶を、前記L型装着治具が装着されたまま単結晶円柱ブロック製造装置の加工テーブル上に載置する工程と、
測定された前記結晶方位に適合させて前記単結晶の加工が可能なように前記加工テーブルの傾斜を調整する工程と、
前記単結晶の側面から円柱形状の単結晶円柱ブロックをくり抜く研削加工を行う工程と、を有する単結晶円柱ブロックの製造方法。
Using the single crystal orientation measuring jig according to claim 6 to measure the crystal orientation of the single crystal by X-ray irradiation;
Placing the single crystal of which the crystal orientation has been measured on a processing table of a single crystal cylindrical block manufacturing apparatus while the L-shaped mounting jig is mounted;
Adjusting the tilt of the processing table so that the single crystal can be processed in conformity with the measured crystal orientation;
And a step of grinding the cylindrical single crystal cylindrical block from the side surface of the single crystal.
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