JP2017088433A - Tabular component - Google Patents

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信政 小田
Nobumasa Oda
信政 小田
悦男 大野
Etsuo Ono
悦男 大野
高橋 徹
Toru Takahashi
徹 高橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tabular component capable of suppressing generation of deflection or warpage, while securing rigidity in a large area, and obtaining a clear visual field in a wide range.SOLUTION: As a tabular component (10), a tabular member (11) comprising a sapphire single crystal, and having a thickness of 5 mm or less is formed. Since the thickness of the tabular member (11) comprising the sapphire single crystal is set at 5 mm or less, a crystal growth time of the sapphire single crystal can be shortened, and contamination of bubbles or a foreign matter to the inside can be prevented, and generation of deflection or warpage can be suppressed, to thereby obtain a clear visual field in a wide range.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、板状部品に関する。   The present invention relates to a plate-like component.

測定器の技術分野において、測定対象物を可動ステージ上に載置して上方および下方から光を照射し、撮像素子を用いて測定対象物を撮影して画像を生成する画像測定装置が提案されている(例えば特許文献1)。このような従来技術では図9に示すように、画像測定装置1はx方向およびy方向に移動可能な可動ステージ2、透過照明ユニット3、リング照明ユニット4、撮像素子5,6、表示装置7を備えている。画像測定装置1を用いた測定では、可動ステージ2上に測定対象物を載置し、透過照明ユニット3とリング照明ユニット4からの光を測定対象物に照射し、レンズやハーフミラーなどの光学系を用いて撮像素子5,6で測定対象物の画像を撮像することで、測定結果が表示装置7に表示される。   In the technical field of measuring instruments, there has been proposed an image measuring device that places an object to be measured on a movable stage, irradiates light from above and below, images the object to be measured using an image sensor, and generates an image. (For example, Patent Document 1). In such a conventional technique, as shown in FIG. 9, the image measuring apparatus 1 includes a movable stage 2 that can move in the x and y directions, a transmission illumination unit 3, a ring illumination unit 4, image sensors 5 and 6, and a display device 7. It has. In the measurement using the image measuring apparatus 1, a measurement object is placed on the movable stage 2, and the light from the transmission illumination unit 3 and the ring illumination unit 4 is irradiated to the measurement object, and an optical device such as a lens or a half mirror is used. The measurement result is displayed on the display device 7 by taking an image of the measurement object with the imaging elements 5 and 6 using the system.

図9で示したように画像測定装置1では、可動ステージ2の下方からも透過照明ユニット3で測定対象物に対して光を照射することから、可動ステージ2の測定対象物を載置する台の部分には、照明光を良好に透過できる材質の板状部品を用いる必要がある。また、画像測定装置1による測定では可動ステージ2上に測定対象物を載置することから、繰り返しの使用でも測定対象物との接触によって可動ステージ2の表面に傷が生じないように、硬い材質を用いて板状部品を形成する必要があった。   As shown in FIG. 9, in the image measuring apparatus 1, light is irradiated on the measurement object from the lower side of the movable stage 2 by the transmission illumination unit 3. It is necessary to use a plate-like component made of a material that can transmit illumination light satisfactorily. In addition, since the measurement object is placed on the movable stage 2 in the measurement by the image measuring apparatus 1, a hard material is used so that the surface of the movable stage 2 is not damaged by contact with the measurement object even in repeated use. It was necessary to form a plate-shaped part using

これらの光透過性と硬度の条件を満たす材料としては、例えばサファイア単結晶基板が挙げられる。特許文献2では、投影器用載物台である板状部品としてサファイア単板や例えばガラスの両面にサファイア板を貼り付けたものが提案されており、板状部品の表面をサファイアとすることで傷の発生を防止している。   An example of a material that satisfies the requirements of light transmittance and hardness is a sapphire single crystal substrate. Patent Document 2 proposes a sapphire single plate or a sapphire plate attached to both sides of glass, for example, as a plate-like component that is a mount for a projector. Is prevented.

一方、測定器の用途では、大きな測定対象物を測定するために広視野で測定するという要請があり、大きな測定対象物を搭載するために可動ステージおよび板状部品の面積を大きくすることが望まれている。測定対象物を載置する台として板状部品を自立させるためには剛性を確保する必要がある。従って、板状部品の面積を大きくするためには厚みを増さなければならない。特許文献2に示されたようなサファイア単板で板状部品を構成する場合には、厚いサファイア単結晶を結晶成長によって形成しなくてはならず、その成長時間が長期化してしまううえに、厚いサファイア単結晶の内部には泡や異物などが混入し易くなり、撮像範囲に泡や異物が映り込み明瞭な視野を確保できないという問題があった。また、特許文献2に示されたガラスとサファイアを貼り合わせた板状部品では、下地基板として用いられるガラスと表面に貼り合わされるサファイアとの熱膨張係数や格子定数の不一致によって、面積が大きいほど撓みや反りが発生しやすくなり、板状部品の平行度が低下し測定視野に歪みが生じてしまうという問題があった。   On the other hand, in measuring instrument applications, there is a demand for measurement with a wide field of view in order to measure a large measurement object, and it is hoped that the area of the movable stage and the plate-shaped part should be increased in order to mount the large measurement object. It is rare. It is necessary to secure rigidity in order to make the plate-like component stand independently as a table on which the measurement object is placed. Therefore, in order to increase the area of the plate-like component, the thickness must be increased. When a plate-like component is configured with a sapphire single plate as shown in Patent Document 2, a thick sapphire single crystal must be formed by crystal growth, and the growth time is prolonged. Inside the thick sapphire single crystal, bubbles and foreign matters are easily mixed, and there is a problem that bubbles and foreign matters are reflected in the imaging range and a clear visual field cannot be secured. Moreover, in the plate-shaped component bonded to glass and sapphire shown in Patent Document 2, the larger the area due to the mismatch in thermal expansion coefficient and lattice constant between the glass used as the base substrate and sapphire bonded to the surface. There has been a problem that bending and warping are likely to occur, the parallelism of the plate-like component is lowered, and the measurement visual field is distorted.

特開2014−052220号公報JP 2014-052220 A 実開昭60−059244号公報Japanese Utility Model Publication No. 60-059244

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、大面積で剛性を確保しながらも撓みや反りの発生を抑制し、広範囲にわたって明瞭な視野を得ることが可能な板状部品を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a plate-like component capable of suppressing the occurrence of bending and warping while ensuring rigidity in a large area and obtaining a clear field of view over a wide range. For the purpose.

上記課題を解決するために、本発明の板状部品は、サファイア単結晶からなり、板状部材の厚さが5mm以下であることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the plate-like component of the present invention is made of sapphire single crystal, and the thickness of the plate-like member is 5 mm or less.

このような本発明の板状部品では、サファイア単結晶からなる板状部材の厚さを5mm以下に設定することで、サファイア単結晶の結晶成長時間を短縮することができ、内部への泡や異物の混入を防止できる。また、撓みや反りの発生を抑制し広範囲にわたって明瞭な視野を得ることが可能となる。   In such a plate-shaped component of the present invention, the crystal growth time of the sapphire single crystal can be shortened by setting the thickness of the plate-shaped member made of the sapphire single crystal to 5 mm or less. It is possible to prevent foreign matter from entering. In addition, it is possible to obtain a clear visual field over a wide range by suppressing the occurrence of bending and warping.

また、本発明の一実施態様では、前記板状部材の露出面両面の平行度が、2′以下である。   Moreover, in one embodiment of this invention, the parallelism of both the exposed surfaces of the said plate-shaped member is 2 'or less.

また、本発明の一実施態様では、平面形状が略円形状であり、その直径は4インチ以上12インチ以下である。   In one embodiment of the present invention, the plane shape is substantially circular, and the diameter is 4 inches or more and 12 inches or less.

また、本発明の一実施態様では、平面形状が略矩形状であり、その寸法は100mm×100mmサイズ以上841mm×1189mmサイズ以下である。   Moreover, in one embodiment of the present invention, the planar shape is substantially rectangular, and the dimension is not less than 100 mm × 100 mm and not more than 841 mm × 1189 mm.

また、本発明の一実施態様では、前記板状部材の露出した平面の表面粗さRaが20nm以下である。   Moreover, in one embodiment of this invention, surface roughness Ra of the plane which the said plate-shaped member exposed is 20 nm or less.

また、本発明の一実施態様では、前記板状部材にクラックが含まれていない。   In one embodiment of the present invention, the plate-like member does not contain cracks.

本発明では、大面積で剛性を確保しながらも撓みや反りの発生を抑制し、広範囲にわたって明瞭な視野を得ることが可能な板状部品を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a plate-like component capable of obtaining a clear field of view over a wide range while suppressing the occurrence of bending and warping while ensuring rigidity in a large area.

第1実施形態に係る板状部品を示す図で、(a)は模式平面図であり、(b)は図1(a)に示す板状部品をA−A切断線方向から見た時の模式断面図である。It is a figure which shows the plate-shaped component which concerns on 1st Embodiment, (a) is a schematic plan view, (b) is when the plate-shaped component shown to Fig.1 (a) is seen from an AA cutting line direction. It is a schematic cross section. EFG法によるサファイア単結晶の製造装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the manufacturing apparatus of the sapphire single crystal by EFG method. サファイア単結晶から板状部品を得るまでの製造方法について示す工程図である。It is process drawing shown about the manufacturing method until it obtains a plate-shaped component from a sapphire single crystal. 板状部品の外観不良を示す部分拡大写真であり、カケの不良を示す部分拡大写真である。It is the partial enlarged photograph which shows the external appearance defect of a plate-shaped component, and is the partial enlarged photograph which shows the defect of a crack. 板状部品の外観不良を示す部分拡大写真であり、泡の不良を示す部分拡大写真である。It is the partial enlarged photograph which shows the external appearance defect of a plate-shaped component, and is the partial enlarged photograph which shows the defect of a bubble. 板状部品の外観不良を示す部分拡大写真であり、異物の不良を示す部分拡大写真である。It is the partial enlarged photograph which shows the external appearance defect of a plate-shaped component, and is the partial enlarged photograph which shows the defect of a foreign material. 板状部品の外観不良を示す部分拡大写真であり、キズの不良を示す部分拡大写真である。It is the partial enlarged photograph which shows the external appearance defect of a plate-shaped component, and is the partial enlarged photograph which shows the defect of a crack. 第2実施形態に係る板状部品を示す図で、(a)は模式平面図であり、(b)は図8(a)に示す板状部品をB−B切断線方向から見た時の模式断面図である。It is a figure which shows the plate-shaped component which concerns on 2nd Embodiment, (a) is a schematic plan view, (b) is when the plate-shaped component shown to Fig.8 (a) is seen from a BB cutting line direction. It is a schematic cross section. 撮像素子を用いて測定対象物を撮影して画像を生成する画像測定装置を示す模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view illustrating an image measurement apparatus that captures an image of a measurement object using an image sensor and generates an image.

(第1実施形態) (First embodiment)

以下、本発明の第1実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の第1実施形態に係る板状部品を示す図であり、図1(a)は模式平面図であり、図1(b)は模式断面図である。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing a plate-like component according to the first embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a schematic plan view, and FIG. 1 (b) is a schematic sectional view.

図1に示すように本実施形態の板状部品10は、1枚のサファイア単結晶基板11で構成されている。サファイア単結晶基板11は、平面形状が略矩形状を成している。ここで略矩形状とは、矩形の四隅を面取り加工した状態も含めており、板状部品10を用いる測定器の仕様に応じて適宜外形を加工することが好ましい。具体的な矩形の寸法としては、100mm×100mmサイズ以上841mm×1189mmサイズ以下が好ましく、この範囲であれば広い視野範囲を得ながらも剛性を確保でき、板状部品10は自立して保持可能となる。   As shown in FIG. 1, the plate-like component 10 of this embodiment is composed of a single sapphire single crystal substrate 11. The sapphire single crystal substrate 11 has a substantially rectangular planar shape. Here, the substantially rectangular shape includes a state in which the four corners of the rectangle are chamfered, and it is preferable that the outer shape is appropriately processed according to the specification of the measuring instrument using the plate-like component 10. As a specific rectangular dimension, a size of 100 mm × 100 mm or more and 841 mm × 1189 mm or less is preferable, and within this range, rigidity can be secured while obtaining a wide visual field range, and the plate-like component 10 can be held independently. Become.

サファイア単結晶基板11は、公知の単結晶基板育成方法を用いてサファイアの単結晶からなる板状部材であり、例えば詳細を後述するEFG(Edge−defined Film−fed. Growth)法によって育成成長されたものを用いる。サファイア単結晶基板11の結晶面方位としては例えば表面をc面とするものを用いるが、c面に限定されずr面,a面,m面等、所望の結晶面を表面としてもよい。   The sapphire single crystal substrate 11 is a plate-like member made of a single crystal of sapphire using a known single crystal substrate growth method, and is grown and grown by, for example, an EFG (Edge-defined Film-fed. Growth) method described later in detail. Use the same thing. The crystal plane orientation of the sapphire single crystal substrate 11 is, for example, that having a c-plane surface, but is not limited to the c-plane, and a desired crystal plane such as an r-plane, a-plane, or m-plane may be used as the surface.

サファイア単結晶基板11の厚さを5mm以下とすることで、結晶成長に要する時間を短縮化しながらも所望の厚さを実現し剛性を確保することができることを見出した。また、サファイア単結晶基板11を5mm以下の厚さで形成すると、泡や異物などがサファイア単結晶基板11の内部に生じる可能性を低減でき、板状部品10を測定機に用いた場合にも明瞭な測定視野を得ることができることを見出した。また、サファイア単結晶基板11の厚さを5mm以下に設定することで、撓みや反りの発生を抑制して板状部品10の平行度を向上させることができる。   It has been found that by setting the thickness of the sapphire single crystal substrate 11 to 5 mm or less, a desired thickness can be achieved and rigidity can be ensured while shortening the time required for crystal growth. In addition, if the sapphire single crystal substrate 11 is formed with a thickness of 5 mm or less, the possibility of bubbles or foreign matters occurring inside the sapphire single crystal substrate 11 can be reduced, and even when the plate-like component 10 is used in a measuring machine. It has been found that a clear measurement field can be obtained. Moreover, by setting the thickness of the sapphire single crystal substrate 11 to 5 mm or less, it is possible to suppress the occurrence of bending and warping and improve the parallelism of the plate-like component 10.

サファイア単結晶基板11の露出面11aと露出面11bの両面の平行度は2′(分)以下とされ、反り量は10μm以下とされている。平行度を2′以下とし反り量を10μm以下とすることで、板状部品10を測定器に用いた場合に広い視野範囲にわたって歪みが低減され、明瞭な視野を得ることができる。また、露出面11a,11bはそれぞれ研磨されており、例えば表面粗さRaが20nm以下となるまで研磨することが好ましい。表面粗さRaを20nm以下とすることで、板状部品10を測定器に用いた場合にさらに明瞭な測定視野を得ることができる。   The parallelism between the exposed surface 11a and the exposed surface 11b of the sapphire single crystal substrate 11 is 2 '(min) or less, and the amount of warpage is 10 μm or less. By setting the parallelism to 2 ′ or less and the warping amount to 10 μm or less, when the plate-like component 10 is used for a measuring instrument, distortion is reduced over a wide visual field range, and a clear visual field can be obtained. Further, the exposed surfaces 11a and 11b are each polished, and for example, it is preferable to polish until the surface roughness Ra becomes 20 nm or less. By setting the surface roughness Ra to 20 nm or less, a clearer visual field can be obtained when the plate-like component 10 is used in a measuring instrument.

板状部品10では平面視において、図1(a)に示すように中央領域14と周辺領域15が設定されている。中央領域14は、板状部品10の略中央位置に設定された領域であり、板状部品10を図9に示したような測定器の載置台に用いた場合に、測定対象物を載置して画像を撮像する領域である。周辺領域15は、中央領域14の周辺から板状部品10の外形近傍まで設定された領域であり、測定対象物を撮像した場合に撮像範囲になりうる領域である。中央領域14は測定対象物を載置して撮像する領域であることから、泡や異物、傷などの不良については周辺領域15よりも許容されるサイズや個数を厳しく設定することで、良好な測定視野を得ることができる。   In the plate-like component 10, a central region 14 and a peripheral region 15 are set as shown in FIG. The central region 14 is a region set at a substantially central position of the plate-like component 10, and when the plate-like component 10 is used as a mounting table for a measuring instrument as shown in FIG. 9, a measurement object is placed thereon. This is the area where an image is captured. The peripheral region 15 is a region set from the periphery of the central region 14 to the vicinity of the outer shape of the plate-like component 10, and is a region that can be an imaging range when the measurement object is imaged. Since the central area 14 is an area on which a measurement object is placed and imaged, it is preferable to set an allowable size and number more strictly than the peripheral area 15 for defects such as bubbles, foreign matter, and scratches. A measurement visual field can be obtained.

次に、サファイア単結晶基板11の結晶育成について説明する。図2に示すように、サファイア単結晶の製造装置21は、サファイア単結晶22を育成する育成容器23と、育成したサファイア単結晶22を引き上げる引き上げ容器24とから構成され、EFG法によりサファイア単結晶22を育成成長する。   Next, crystal growth of the sapphire single crystal substrate 11 will be described. As shown in FIG. 2, the sapphire single crystal manufacturing apparatus 21 includes a growth container 23 for growing a sapphire single crystal 22 and a pulling container 24 for pulling up the grown sapphire single crystal 22. Grow 22 and grow.

育成容器23は、坩堝25、坩堝駆動部26、ヒータ27、電極28、ダイ29、及び断熱材30を備える。坩堝25は酸化アルミニウム原料を溶融する。坩堝駆動部26は、坩堝25をその鉛直方向を軸として回転させる。ヒータ27は坩堝25を加熱する。また、電極28はヒータ27を通電する。ダイ29は坩堝25内に設置され、サファイア単結晶22を引き上げる際の酸化アルミニウム融液(以下、必要に応じて単に「融液」と表記)の液面形状を決定する。また断熱材30は、坩堝25とヒータ27とダイ29を取り囲んでいる。   The growth container 23 includes a crucible 25, a crucible drive unit 26, a heater 27, an electrode 28, a die 29, and a heat insulating material 30. The crucible 25 melts the aluminum oxide raw material. The crucible drive unit 26 rotates the crucible 25 around the vertical direction. The heater 27 heats the crucible 25. The electrode 28 energizes the heater 27. The die 29 is installed in the crucible 25 and determines the liquid surface shape of the aluminum oxide melt (hereinafter simply referred to as “melt” as necessary) when pulling up the sapphire single crystal 22. The heat insulating material 30 surrounds the crucible 25, the heater 27, and the die 29.

更に育成容器23は、雰囲気ガス導入口31と排気口32を備える。雰囲気ガス導入口31は、雰囲気ガスとして例えばアルゴンガスを育成容器23内に導入するための導入口である。一方、排気口32は育成容器23内を排気するために備えられる。   Further, the growth container 23 includes an atmospheric gas inlet 31 and an exhaust port 32. The atmosphere gas inlet 31 is an inlet for introducing, for example, argon gas into the growth vessel 23 as the atmosphere gas. On the other hand, the exhaust port 32 is provided for exhausting the inside of the growth vessel 23.

引き上げ容器24は、シャフト33、シャフト駆動部34、ゲートバルブ35、及び基板出入口36を備え、種結晶37から育成成長した複数の平板形状のサファイア単結晶22を引き上げる。シャフト33は種結晶37を保持する。またシャフト駆動部34は、シャフト33を坩堝25に向けて昇降させると共に、その昇降方向を軸としてシャフト33を回転させる。ゲートバルブ35は育成容器23と引き上げ容器24とを仕切る。また基板出入口36は、種結晶37を出し入れする。   The pulling container 24 includes a shaft 33, a shaft driving unit 34, a gate valve 35, and a substrate inlet / outlet 36, and pulls up a plurality of flat plate-shaped sapphire single crystals 22 grown from a seed crystal 37. The shaft 33 holds a seed crystal 37. Further, the shaft drive unit 34 moves the shaft 33 up and down toward the crucible 25 and rotates the shaft 33 around the lifting direction. The gate valve 35 partitions the growth container 23 and the pulling container 24. Further, the substrate inlet / outlet 36 takes in and out the seed crystal 37.

なお製造装置21は図示されない制御部も有しており、この制御部により坩堝駆動部26及びシャフト駆動部34の回転を制御する。   The manufacturing apparatus 21 also has a control unit (not shown), and the rotation of the crucible drive unit 26 and the shaft drive unit 34 is controlled by this control unit.

坩堝25内に投入される酸化アルミニウム原料は溶融(原料メルト)し、融液となる。この融液の一部はダイ29のスリットに侵入し、毛細管現象に基づいてスリット内を上昇し開口部から露出して、酸化アルミニウム融液溜まりが形成される。   The aluminum oxide raw material charged into the crucible 25 is melted (raw material melt) to become a melt. A part of this melt enters the slit of the die 29, rises in the slit based on the capillary phenomenon and is exposed from the opening, and an aluminum oxide melt pool is formed.

次に、前記製造装置21を使用したサファイア単結晶22の製造方法を説明する。最初にサファイア原料である、造粒された酸化アルミニウム原料粉末(99.99%酸化アルミニウム)をダイ29が収納された坩堝25に所定量投入して充填する。酸化アルミニウム原料粉末には、製造しようとするサファイア単結晶の純度又は組成に応じて、酸化アルミニウム以外の化合物や元素が含まれていても良い。   Next, a method for manufacturing the sapphire single crystal 22 using the manufacturing apparatus 21 will be described. First, a predetermined amount of granulated aluminum oxide raw material powder (99.99% aluminum oxide), which is a sapphire raw material, is charged into a crucible 25 in which a die 29 is housed. The aluminum oxide raw material powder may contain compounds and elements other than aluminum oxide depending on the purity or composition of the sapphire single crystal to be produced.

続いて、育成容器23内をアルゴンガスで置換し、酸素濃度を所定値以下とする。   Subsequently, the inside of the growth vessel 23 is replaced with argon gas, and the oxygen concentration is set to a predetermined value or less.

次にヒータ27で坩堝25を加熱し、酸化アルミニウム原料粉末を溶融することで、酸化アルミニウム融液が用意される。更に融液の一部はダイ29のスリットを毛細管現象により上昇してダイ29の表面に達し、スリット上部に融液溜まりが形成される。   Next, the crucible 25 is heated with the heater 27 to melt the aluminum oxide raw material powder, thereby preparing an aluminum oxide melt. Further, a part of the melt rises through the slit of the die 29 by capillary action and reaches the surface of the die 29, and a melt pool is formed in the upper part of the slit.

次に種結晶37を融液面に接触させた後、種結晶37の引き上げを開始して、平板形状のサファイア単結晶22が育成される。この後、得られたサファイア単結晶22を基板出入口36から取り出す。詳細は、例えば特許第4245856号公報を参照。   Next, after bringing the seed crystal 37 into contact with the melt surface, the pulling up of the seed crystal 37 is started, and the flat sapphire single crystal 22 is grown. Thereafter, the obtained sapphire single crystal 22 is taken out from the substrate entrance 36. For details, see, for example, Japanese Patent No. 4245856.

次に、得られたサファイア単結晶22から板状部品10を得るまでの製造方法について、図3の工程図を用いて説明する。   Next, a manufacturing method until the plate-like component 10 is obtained from the obtained sapphire single crystal 22 will be described with reference to the process diagram of FIG.

ステップS1は結晶育成工程であり、上述したEFG法などによりサファイア単結晶22を得る工程である。次に、ステップS2は外形切断工程であり、ステップS1で得られたサファイア単結晶22のネック部分などを切断して略矩形状のサファイア単結晶基板11の外形を得る工程である。次に、ステップS3は外形成形工程であり、サファイア単結晶基板11の側面や四隅の面取り部分について研削加工を行う工程である。外形成形工程によって、サファイア単結晶基板11の平面形状は板状部品10の平面形状と同じになる。   Step S1 is a crystal growth step, which is a step of obtaining the sapphire single crystal 22 by the above-described EFG method or the like. Next, step S2 is an outer shape cutting step, which is a step of obtaining the outer shape of the substantially rectangular sapphire single crystal substrate 11 by cutting the neck portion of the sapphire single crystal 22 obtained in step S1. Next, step S3 is an outer shape forming process, which is a process of grinding the chamfered portions of the side surfaces and the four corners of the sapphire single crystal substrate 11. The planar shape of the sapphire single crystal substrate 11 becomes the same as the planar shape of the plate-like component 10 by the outer shape forming step.

次に、ステップS4は両面ラップ工程であり、ステップS3で得られたサファイア単結晶基板11の両面を研磨機によってラップ加工し、サファイア単結晶基板11を所望の厚さに調整する。   Next, step S4 is a double-sided lapping process, and both surfaces of the sapphire single crystal substrate 11 obtained in step S3 are lapped with a polishing machine, and the sapphire single crystal substrate 11 is adjusted to a desired thickness.

次に、ステップS5は両面研磨工程であり、サファイア単結晶基板11の両面を研磨機によって鏡面研磨する。両面研磨工程としては、研磨液であるスラリーの材質や荷重、回転数などを変更して複数種類の研磨を行うことが好ましく、両面研磨工程の終了後にサファイア単結晶基板11の表面粗さRaが20nm以下となるまで加工する。次にステップS6は洗浄工程であり、ステップS5で研磨に用いたスラリーを除去し清浄な表面を得るために、有機溶剤や純水によりサファイア単結晶基板11の表面を洗浄する。また、必要に応じてサファイア単結晶基板11の所望の領域にレーザーマーキングを施してさらに洗浄してもよい。   Next, step S5 is a double-side polishing process, in which both surfaces of the sapphire single crystal substrate 11 are mirror-polished by a polishing machine. As the double-side polishing step, it is preferable to perform a plurality of types of polishing by changing the material, load, rotation speed, etc. of the slurry that is the polishing liquid, and the surface roughness Ra of the sapphire single crystal substrate 11 after the double-side polishing step is finished. Processing until the thickness is 20 nm or less. Next, step S6 is a cleaning process, and the surface of the sapphire single crystal substrate 11 is cleaned with an organic solvent or pure water in order to remove the slurry used for polishing in step S5 and obtain a clean surface. Further, if necessary, a desired region of the sapphire single crystal substrate 11 may be subjected to laser marking and further cleaned.

板状部材10の厚さを5mm以下に設定することで反りを抑制して、露出面両面(11a,11b)の平行度を2′以下にすることができ、サファイア単結晶基板11の平行度を2′以下にして板状部品10が得られる。   By setting the thickness of the plate-like member 10 to 5 mm or less, it is possible to suppress the warpage, and to make the parallelism of both exposed surfaces (11a, 11b) 2 'or less, and the parallelism of the sapphire single crystal substrate 11 Is 2 ′ or less, and the plate-like component 10 is obtained.

次に、ステップS7は検査工程であり、板状部品10を目視検査などで検査して測定器用途に用いるために望ましくない不良品を選別する。例えば、板状部品10の表面と裏面である露出面11a,11bについては、中心部のφ60mm範囲についてデジタルインジケータで4点を測定して平行度を測定し、所定値より大きい場合には不良品とする。また、分光光度計で透過率を測定し、例えば400〜800nmの波長範囲での透過率が所定値未満(例えば80%未満)を不良品とする。また、フラットネステスターを用いて反り量を測定し、所定値よりも反り量が大きい場合には不良品とする。   Next, step S7 is an inspection process, in which the plate-like component 10 is inspected by visual inspection or the like, and undesired defective products are selected for use in measuring instruments. For example, with respect to the exposed surfaces 11a and 11b which are the front and back surfaces of the plate-shaped component 10, the parallelism is measured by measuring four points with a digital indicator in the central φ60 mm range. And Further, the transmittance is measured with a spectrophotometer, and for example, the transmittance in the wavelength range of 400 to 800 nm is less than a predetermined value (for example, less than 80%) as a defective product. Further, the amount of warpage is measured using a flat tester, and if the amount of warpage is larger than a predetermined value, it is determined as a defective product.

図4〜図7は、板状部品10における外観不良を示す部分拡大写真である。不良品の選別では、板状部品10の側方から可視光(例えば緑色光)を照射して、不良個所で反射されて輝点として目視されるものをカウントする。   4 to 7 are partially enlarged photographs showing appearance defects in the plate-like component 10. In the selection of defective products, visible light (for example, green light) is irradiated from the side of the plate-like component 10, and the number of items that are reflected at the defective portions and viewed as bright spots are counted.

図4はカケの不良を示しており、板状部品10の外縁部分にサファイア単結晶基板11の一部が欠落した状態である。このカケ不良は周辺領域15よりも外側にあるため、サイズが小さい場合には画像の撮像には影響が小さいが、大きくなると板状部品10の剛性や耐久性に問題が生じるため、所定サイズ以上のカケが生じているものは不良品とする。同様に、サファイア単結晶基板11の全領域内においてクラックが生じている場合にも、板状部品10の剛性や耐久性に問題が生じるため不良品とし、サファイア単結晶基板11はクラックが含まれていないこととする。サファイア単結晶基板11はビッカース硬さが高いためクラックの発生が防止可能となり、板状部品10の高強度化ならびに明瞭な測定視野を得ることができる。   FIG. 4 shows a defective chip, and is a state where a part of the sapphire single crystal substrate 11 is missing from the outer edge portion of the plate-like component 10. Since this chipping defect is outside the peripheral region 15, if the size is small, the influence on the image pickup is small, but if it is large, there is a problem in the rigidity and durability of the plate-like component 10. If any chipping occurs, the product will be defective. Similarly, even when a crack is generated in the entire region of the sapphire single crystal substrate 11, a problem occurs in the rigidity and durability of the plate-like component 10, so that it is a defective product, and the sapphire single crystal substrate 11 includes a crack. Not to be. Since the sapphire single crystal substrate 11 has a high Vickers hardness, generation of cracks can be prevented, and the strength of the plate-like component 10 and a clear measurement field of view can be obtained.

図5は泡の不良を示し、図6は異物の不良を示している。泡や異物は、サファイア単結晶基板11の結晶成長中に混入する場合があり、写真に示したように小さな輝点が生じるため目視可能である。板状部品10を測定器に用いて測定対象物の画像を撮像する際には、板状部品10の表側や裏側から光を照射するため、泡や異物が測定対象物の周囲に存在すると撮像した画像中に映り込んでしまい好ましくない。したがって、測定対象物を載置する中央領域14では許容される泡や異物のサイズを周辺領域15よりも小さく設定しておく。また、泡や異物が狭い領域に集中して発生していると、前述した画像中への映り込みが顕著になってしまうため、所定の範囲内に許容される泡や異物の個数を設定し、それ以上の個数が集中するものは不良品とする。例えば、φ10mmの範囲内に4個までの泡や異物を許容範囲と設定することが好ましく、φ10mmの範囲内に2個までの泡や異物を許容範囲と設定することがさらに好ましい。   FIG. 5 shows a bubble defect, and FIG. 6 shows a foreign object defect. Bubbles and foreign substances may be mixed during the crystal growth of the sapphire single crystal substrate 11 and are visible because small luminescent spots are generated as shown in the photograph. When the plate-like component 10 is used as a measuring instrument and an image of the measurement object is picked up, light is emitted from the front side or the back side of the plate-like component 10, so that imaging is performed when bubbles or foreign objects exist around the measurement object. It is not preferable because it is reflected in the image. Therefore, the size of bubbles and foreign matters allowed in the central area 14 where the measurement object is placed is set smaller than that in the peripheral area 15. In addition, if bubbles and foreign matter are concentrated in a narrow area, the above-mentioned reflection in the image becomes noticeable. Therefore, the number of bubbles and foreign matters allowed within a predetermined range is set. If the number is more than that, it will be defective. For example, it is preferable to set up to four bubbles or foreign substances within the range of φ10 mm as the allowable range, and it is even more preferable to set up to two bubbles or foreign substances within the range of φ10 mm as the allowable range.

図7はキズの不良を示しており、泡や異物と同様の輝点が連続して線状になった傷が目視可能となる。キズが測定対象物の周囲に存在すると、撮像した画像中に映り込んでしまい好ましくない。したがって、測定対象物を載置する中央領域14では許容されるキズの幅を周辺領域15よりも小さく設定しておく。   FIG. 7 shows a defect of scratches, and it is possible to visually observe a flaw in which bright spots similar to bubbles and foreign matters are continuously linear. If scratches are present around the measurement object, it will be reflected in the captured image, which is not preferable. Therefore, the width of the flaw allowed in the central region 14 where the measurement object is placed is set smaller than that in the peripheral region 15.

以上に述べたように本実施形態の板状部品10は、厚さが5mm以下に設定されることにより、サファイア単結晶基板11に生じる泡や異物などの不良を低減、抑制することができ、測定器に用いた場合にも広い視野範囲においても良好な測定視野を得ることができる。   As described above, the plate-like component 10 of the present embodiment can reduce and suppress defects such as bubbles and foreign matters generated in the sapphire single crystal substrate 11 by setting the thickness to 5 mm or less. Even when used in a measuring instrument, a good measurement visual field can be obtained even in a wide visual field range.

以下、本発明の第2実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第1実施形態と重複する内容は説明を省略する。図8は本発明の第2実施形態に係る板状部品を示す図であり、図8(a)は模式平面図であり、図8(b)は模式断面図である。   Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The description overlapping with the first embodiment is omitted. FIG. 8 is a view showing a plate-like component according to the second embodiment of the present invention, FIG. 8A is a schematic plan view, and FIG. 8B is a schematic cross-sectional view.

図8に示すように本実施形態の板状部品60はサファイア単結晶基板61で構成されており、厚さは5mm以下に設定されている。ここで略円形状とは図8(a)に示したように円形の一部を面取り加工してオリエンテーションフラットを形成した状態も含めており、板状部品60を用いる測定器の仕様に応じて適宜外形を加工することが好ましい。具体的な円形の寸法としては、直径4インチ以上12インチ以下であることが好ましく(1インチは25.4mm)、この範囲であれば広い視野範囲を得ながらも剛性を確保でき、板状部品60は自立して保持可能となる。   As shown in FIG. 8, the plate-like component 60 of the present embodiment is composed of a sapphire single crystal substrate 61, and the thickness is set to 5 mm or less. Here, the substantially circular shape includes a state in which an orientation flat is formed by chamfering a part of a circle as shown in FIG. 8A, according to the specification of a measuring instrument using the plate-like component 60. It is preferable to process the outer shape as appropriate. The specific circular dimension is preferably 4 inches or more and 12 inches or less (1 inch is 25.4 mm), and within this range, rigidity can be secured while obtaining a wide field of view, and a plate-like component. 60 can be held independently.

略円形のサファイア単結晶基板61を成長する方法としては、EFG法の他にキロプロス法、チョクラスルキー法、ベルヌーイ法、垂直ブリッジマン法などを用いることができる。   As a method for growing the substantially circular sapphire single crystal substrate 61, the Kilopros method, the Chocraslky method, the Bernoulli method, the vertical Bridgman method, etc. can be used in addition to the EFG method.

61a、61bは露出面である。板状部品60では平面視において、図8(a)に示すように中央領域64と周辺領域65が設定されている。中央領域64は、板状部品60の略中央位置に設定された領域であり、板状部品60を図9に示したような測定器の載置台に用いた場合に、測定対象物を載置して画像を撮像する領域である。周辺領域65は、中央領域64の周辺から板状部品60の外形近傍まで設定された領域であり、測定対象物を撮像した場合に撮像範囲になりうる領域である。中央領域64は測定対象物を載置して撮像する領域であることから、泡や異物、傷などの不良については周辺領域65よりも許容されるサイズや個数を厳しく設定することで、良好な測定視野を得ることができる。   61a and 61b are exposed surfaces. As shown in FIG. 8A, the plate-like component 60 has a central area 64 and a peripheral area 65 in plan view. The central area 64 is an area set at a substantially central position of the plate-like component 60. When the plate-like component 60 is used for the mounting table of the measuring instrument as shown in FIG. This is the area where an image is captured. The peripheral area 65 is an area set from the periphery of the central area 64 to the vicinity of the outer shape of the plate-like component 60, and is an area that can be an imaging range when the measurement object is imaged. Since the central area 64 is an area on which a measurement object is placed and imaged, it is preferable to set a stricter size and number than the peripheral area 65 for defects such as bubbles, foreign matter, and scratches. A measurement visual field can be obtained.

本実施形態においても、板状部品60は大面積で剛性を確保しながらも撓みや反りの発生が抑制されて平行度が良好であり、泡や異物、傷などの不良も低減できるので、測定器に用いた場合にも広い視野範囲においても良好な測定視野を得ることができる。   Also in the present embodiment, the plate-like component 60 has a large area and secures rigidity, but the occurrence of bending and warpage is suppressed, the parallelism is good, and defects such as bubbles, foreign matter, and scratches can be reduced. A good measurement field can be obtained in a wide field of view even when used in a measuring instrument.

1…画像測定装置
2…可動ステージ
3…透過照明ユニット
4…リング照明ユニット
5,6…撮像素子
7…表示装置
10,60…板状部品
11,61…サファイア単結晶基板
11a,11b,61a,61b…露出面
14,64…中央領域
15,65…周辺領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image measuring apparatus 2 ... Movable stage 3 ... Transmission illumination unit 4 ... Ring illumination unit 5, 6 ... Imaging device 7 ... Display apparatus 10, 60 ... Plate-shaped component 11, 61 ... Sapphire single crystal substrate 11a, 11b, 61a, 61b ... exposed surface 14,64 ... central region 15,65 ... peripheral region

Claims (6)

サファイア単結晶からなり、板状部材の厚さが5mm以下であることを特徴とする板状部品。   A plate-like component comprising a sapphire single crystal and a plate-like member having a thickness of 5 mm or less. 請求項1に記載の板状部品であって、露出面両面の平行度が、2′以下であることを特徴とする板状部品。   The plate-like component according to claim 1, wherein the parallelism of both surfaces of the exposed surface is 2 'or less. 請求項1又は2に記載の板状部品であって、平面形状が略円形状であり、その直径は4インチ以上12インチ以下であることを特徴とする板状部品。   3. The plate-like component according to claim 1, wherein the planar shape is substantially circular, and the diameter thereof is 4 inches or more and 12 inches or less. 請求項1又は2に記載の板状部品であって、平面形状が略矩形状であり、その寸法は100mm×100mmサイズ以上841mm×1189mmサイズ以下であることを特徴とする板状部品。   3. The plate-like component according to claim 1, wherein the planar shape is a substantially rectangular shape, and the dimension is 100 mm × 100 mm size or more and 841 mm × 1189 mm size or less. 請求項1〜4のいずれか1つに記載の板状部品であって、露出した平面の表面粗さRaが20nm以下であることを特徴とする板状部品。   It is a plate-shaped component as described in any one of Claims 1-4, Comprising: Surface roughness Ra of the exposed plane is 20 nm or less, The plate-shaped component characterized by the above-mentioned. 請求項1〜5のいずれか1つに記載の板状部品であって、クラックが含まれていないことを特徴とする板状部品。   It is a plate-shaped component as described in any one of Claims 1-5, Comprising: A crack is not contained, The plate-shaped component characterized by the above-mentioned.
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