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技術 基板中心測定治具及びこれを用いた基板評価方法

出願人 住友金属鉱山株式会社
発明者 村瀬栄治
出願日 2016年3月11日 (4年3ヶ月経過) 出願番号 2016-048498
公開日 2017年9月14日 (2年9ヶ月経過) 公開番号 2017-161459
状態 特許登録済
技術分野 結晶、結晶のための後処理 機械的手段の使用による測定装置
主要キーワード 各区画部材 基板固定治具 対角線成分 測定対象基板 基板評価 目盛り線 横線分 縦線分
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

課題

非円形状基板であっても、基板中心を簡単に測定する。

解決手段

非円形状の測定対象基板6を載置する測定台2と、測定台2の予め決められた箇所に設けられ、直角に交差してL字状に延びる2本の腕部4(4a,4b)を有し、2本の腕部4を基準位置として測定対象基板6を位置決めする位置決め部材3と、位置決め部材3の各腕部4に沿って平行移動可能に設けられ、位置決め部材3に位置決めされた測定対象基板6に接触する位置では少なくとも互いが直角に交差した状態で停止し、位置決め部材3との間で測定対象基板6を取り囲む四角形領域Sを区画する区画部材5(5a,5b)と、を備え、位置決め部材3及び区画部材5で区画された四角形領域Sの対角線の交差位置Pを測定対象基板6の中心位置として測定する。

概要

背景

通信用光アイソレータに用いられるファラデー回転子の材料として、Bi置換型希土類鉄ガーネット単結晶膜(Rare-earth iron garnet:RIGと略記する)が広く用いられており、このRIG単結晶膜は、ガドリニウムガリウムガーネット単結晶(GGG:Gd3Ga5O12)にCa、Mg、Zrを添加した非磁性ガーネット(SGGG)基板種基板結晶にして液相エピタキシャル(Liquid Phase Epitaxy:LPEと略記する)成長法育成されている(特許文献1,2参照)。また、RIG単結晶膜の育成を安定させるためには、RIG単結晶膜と種基板結晶であるSGGGの格子定数を一致させる必要がある。

上記SGGG単結晶の育成はチョクラスキー(CZ:Czochralski)法等の回転引上げ法により行われ、予め混合したGd2O3、Ga2O3、MgO、ZrO2、CaCO3を坩堝内に所定量仕込み高周波炉加熱溶融して原料融液を得た後、坩堝内の原料融液に種結晶を接触させ、種結晶を回転させながら該種結晶を徐々に引き上げてSGGG単結晶を育成している(特許文献3参照)。
回転引上げ法による単結晶育成では、製品として使う結晶直胴部を育成する前段階として、結晶径を種結晶から次第に大きくする肩部育成を行う。結晶の肩部育成においては、融液の温度差により発生する融液の自然対流使い、安定した結晶成長を行うために、結晶を比較的ゆっくり回転させる。この状態での結晶の固液界面形状は、融液の自然対流を反映して凸形状になっており、更に、結晶中央部にはコアと称する部分ができる。コアは、コア周辺部分と格子定数がわずかに異なるため、コア周辺部分との間に歪が発生し、コアが存在するSGGG単結晶基板を用いてRIG単結晶膜をLPE育成すると、RIG単結晶膜に割れが発生し、このままではLPE用基板として使用することができない。

そこで、SGGG単結晶を育成する場合は、結晶径を大きくした段階で、結晶回転速度を急激に上昇させ、融液中強制対流を発生させて自然対流と競合状態を作り、前述した結晶の凸形状部を溶かし、固液界面形状をほぼ平坦な状態にしてから、基板として使用可能な直胴部の育成を実施する。このようにして、界面形状を平坦にすることを界面反転と呼び、界面反転後に育成された結晶には前述したコアはなく、比較的歪の少ない結晶を得ることができる。
また、界面反転を行うことで、コアに起因する歪みは無くなるものの、界面反転の結果界面形状がほぼ平坦状になった位置(以下「界面反転位置」という)近傍はまだ界面反転による内部歪み残留しているため、界面反転位置近傍で結晶を切断し、肩部と直胴部を切り離すと結晶が割れることがあった。そこで肩部を切り離す際の割れを防止するために、内部歪みが少なくなる界面反転位置から30mm離れたところで肩部と直胴部を切り離すことで、SGGG単結晶基板を得ていた(特許文献4)。
しかしながら、このようにして作られたSGGG単結晶基板でも、LPE育成を行うと、SGGG単結晶基板が割れることがあり、更なる改善が要望されている。

概要

非円形状の基板であっても、基板中心を簡単に測定する。非円形状の測定対象基板6を載置する測定台2と、測定台2の予め決められた箇所に設けられ、直角に交差してL字状に延びる2本の腕部4(4a,4b)を有し、2本の腕部4を基準位置として測定対象基板6を位置決めする位置決め部材3と、位置決め部材3の各腕部4に沿って平行移動可能に設けられ、位置決め部材3に位置決めされた測定対象基板6に接触する位置では少なくとも互いが直角に交差した状態で停止し、位置決め部材3との間で測定対象基板6を取り囲む四角形領域Sを区画する区画部材5(5a,5b)と、を備え、位置決め部材3及び区画部材5で区画された四角形領域Sの対角線の交差位置Pを測定対象基板6の中心位置として測定する。

目的

本発明が解決しようとする技術的課題は、非円形状の基板であっても、基板中心を簡単に測定することが可能な基板中心測定治具及びこれを用いた基板評価方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

非円形状測定対象基板を載置する測定台と、前記測定台の予め決められた箇所に設けられ、直角に交差してL字状に延びる2本の腕部を有し、2本の腕部を基準位置として前記測定対象基板を位置決めする位置決め部材と、前記位置決め部材の各腕部に沿って平行移動可能に設けられ、前記位置決め部材に位置決めされた測定対象基板に接触する位置では少なくとも互いが直角に交差した状態で停止し、前記位置決め部材との間で前記測定対象基板を取り囲む四角形領域区画する区画部材と、を備え、前記位置決め部材及び前記区画部材で区画された四角形領域の対角線の交差位置を前記測定対象基板の中心位置として測定することを特徴とする基板中心測定治具

請求項2

基板中心測定治具として、非円形状の測定対象基板を載置する測定台と、前記測定台の予め決められた箇所に設けられ、直角に交差してL字状に延びる2本の腕部を有し、2本の腕部を基準位置として前記測定対象基板を位置決めする位置決め部材と、前記位置決め部材の各腕部に沿って平行移動可能に設けられ、前記位置決め部材に位置決めされた測定対象基板に接触する位置では少なくとも互いが直角に交差した状態で停止し、前記位置決め部材との間で前記測定対象基板を取り囲む四角形領域を区画する区画部材と、を備え、前記位置決め部材及び前記区画部材で区画された四角形領域の対角線の交差位置を前記測定対象基板の中心位置として測定するに際し、前記測定台上に前記測定対象基板よりも大きなサイズの測定用補助シートを前記位置決め部材で位置決めするように載置する補助シート載置工程と、前記補助シート載置工程で載置された補助シート上に前記測定対象基板を前記位置決め部材で位置決めするように載置する基板載置工程と、前記基板載置工程を経た後、前記各区画部材を平行移動させて前記位置決め部材に位置決めされた前記測定対象基板に接触した位置で停止し、前記位置決め部材と前記区画部材とで前記測定対象基板を取り囲む四角形領域を区画する区画工程と、前記区画工程を経た後、前記補助シート上に載置された前記測定対象基板を一旦取り外し、前記補助シート上に区画された四角形領域の少なくとも対角線の交差位置を求めるための線分を描画する描画工程と、前記描画工程を経た後、一旦取り外した前記測定対象基板を前記補助シート上の元の位置に戻し、前記測定対象基板との接触位置から離れる方向に向けて各区画部材を平行移動させ、前記補助シートの占有領域から外れた位置にて前記測定対象基板を前記補助シートと共に両者の位置関係を保った状態で取り外す基板取外し工程と、を備え、前記基板取外し工程にて取り外された測定対象基板に対し前記補助シート上の対角線の交差位置に対応した位置を中心位置として当該測定対象基板の評価を行うことを特徴とする基板評価方法

請求項3

請求項2に記載の基板評価方法において、測定対象基板の中心部での特性を評価可能な基板評価装置基板固定治具上に前記測定対象基板を前記補助シートと共に置き、前記基板固定治具の中心と前記補助シートに描画された対角線の交差位置とを一致させるように前記測定対象基板をセットする基板セット工程と、前記基板セット工程にてセットされた測定対象基板の中心部での特性を測定する測定工程と、を備えたことを特徴とする基板評価方法。

請求項4

請求項2又は3に記載の基板評価方法において、前記測定対象基板は非磁性ガーネット単結晶基板であることを特徴とする基板評価方法。

技術分野

0001

本発明は、測定対象基板の中心部での特性を評価するに当たり、基板中心を測定するための基板中心測定治具係り、特に、Bi置換型希土類鉄ガーネット単結晶膜を液相エピタキシャル成長に用いる(Gd3−xCax)(Ga5−x−2yZrx+yMgy)O12で表される非磁性ガーネット(SGGG)単結晶基板のように、基板中心の測定が難しい態様において有効な基板中心測定治具及びこれを用いた基板評価方法に関する。

背景技術

0002

通信用光アイソレータに用いられるファラデー回転子の材料として、Bi置換型希土類鉄ガーネット単結晶膜(Rare-earth iron garnet:RIGと略記する)が広く用いられており、このRIG単結晶膜は、ガドリニウムガリウムガーネット単結晶(GGG:Gd3Ga5O12)にCa、Mg、Zrを添加した非磁性ガーネット(SGGG)基板種基板結晶にして液相エピタキシャル(Liquid Phase Epitaxy:LPEと略記する)成長法育成されている(特許文献1,2参照)。また、RIG単結晶膜の育成を安定させるためには、RIG単結晶膜と種基板結晶であるSGGGの格子定数を一致させる必要がある。

0003

上記SGGG単結晶の育成はチョクラスキー(CZ:Czochralski)法等の回転引上げ法により行われ、予め混合したGd2O3、Ga2O3、MgO、ZrO2、CaCO3を坩堝内に所定量仕込み高周波炉加熱溶融して原料融液を得た後、坩堝内の原料融液に種結晶を接触させ、種結晶を回転させながら該種結晶を徐々に引き上げてSGGG単結晶を育成している(特許文献3参照)。
回転引上げ法による単結晶育成では、製品として使う結晶直胴部を育成する前段階として、結晶径を種結晶から次第に大きくする肩部育成を行う。結晶の肩部育成においては、融液の温度差により発生する融液の自然対流使い、安定した結晶成長を行うために、結晶を比較的ゆっくり回転させる。この状態での結晶の固液界面形状は、融液の自然対流を反映して凸形状になっており、更に、結晶中央部にはコアと称する部分ができる。コアは、コア周辺部分と格子定数がわずかに異なるため、コア周辺部分との間に歪が発生し、コアが存在するSGGG単結晶基板を用いてRIG単結晶膜をLPE育成すると、RIG単結晶膜に割れが発生し、このままではLPE用基板として使用することができない。

0004

そこで、SGGG単結晶を育成する場合は、結晶径を大きくした段階で、結晶回転速度を急激に上昇させ、融液中強制対流を発生させて自然対流と競合状態を作り、前述した結晶の凸形状部を溶かし、固液界面形状をほぼ平坦な状態にしてから、基板として使用可能な直胴部の育成を実施する。このようにして、界面形状を平坦にすることを界面反転と呼び、界面反転後に育成された結晶には前述したコアはなく、比較的歪の少ない結晶を得ることができる。
また、界面反転を行うことで、コアに起因する歪みは無くなるものの、界面反転の結果界面形状がほぼ平坦状になった位置(以下「界面反転位置」という)近傍はまだ界面反転による内部歪み残留しているため、界面反転位置近傍で結晶を切断し、肩部と直胴部を切り離すと結晶が割れることがあった。そこで肩部を切り離す際の割れを防止するために、内部歪みが少なくなる界面反転位置から30mm離れたところで肩部と直胴部を切り離すことで、SGGG単結晶基板を得ていた(特許文献4)。
しかしながら、このようにして作られたSGGG単結晶基板でも、LPE育成を行うと、SGGG単結晶基板が割れることがあり、更なる改善が要望されている。

先行技術

0005

特開2003−238294号公報
特開2003−238295号公報
特開2005−029400号公報
特開2015−086108号公報

発明が解決しようとする課題

0006

前述の特許文献4のように、界面反転位置から30mm離れれば、SGGG単結晶中の内部歪みは著しく減少するものの、SGGG単結晶の種結晶側から切り出されたSGGG単結晶基板については基板面内での格子定数が基板中心部で高く、周辺部で低い傾向があり、単結晶育成の終端側に進むにつれて前記傾向が小さくなることが分かった。単結晶基板については基板面内での格子定数に差がある基板を用いてLPE育成を行うと、SGGG単結晶基板内に僅かに残留する歪みを、RIG単結晶膜がSGGG単結晶基板に育成されることで増大させていることが考えられ、それによりSGGG単結晶基板が割れていると推察された。
したがって、RIG単結晶膜のLPE育成中に、非磁性ガーネット単結晶基板が割れないようにするには、SGGG単結晶基板の基板中心部の格子定数と周辺部の格子定数とを測定し、面内の格子定数差が小さいSGGG単結晶基板を選別すれば良いことになる。
ここで、SGGG単結晶100は、図8(a)に示すように、回転引上げ法により肩部102と直胴部103とを有する形状に育成される。尚、101は種結晶である。そして、SGGG単結晶基板を製造する際には、図8(a)に示すように、界面反転位置104から予め決められた距離だけ離れた位置105にてSGGG単結晶100を切断することで、育成されたSGGG単結晶100の肩部102と直胴部103とに分離する工程、直胴部103の外径を整える外周研削工程、外周加工された直胴部103を基板状に切断する工程、単結晶基板を研磨する工程を経る。このとき、無駄な加工を行わないようにするには、外周研削を施す前に直胴部103からサンプル基板を一部採取し、サンプル基板の中心部を含む特性(例えば格子定数差)を測定することでサンプル基板を事前に評価し、例えばサンプル基板面内の格子定数差が大きい領域を、基板の使用領域から除外するのが最も効率が良いことになる。
しかしながら、図8(b)に示すように、外周研削前の直胴部から切り出されたサンプル基板106は、結晶方位による成長しやすさを反映した多角形形状非円形形状)であるため、サンプル基板106の中心の特定が難しく、格子定数が高くなる基板中心部を狙って格子定数を測定することがそもそも困難になってしまい、サンプル基板106の中心部と周辺部との格子定数差を正しく評価できない懸念がある。

0007

本発明が解決しようとする技術的課題は、非円形状の基板であっても、基板中心を簡単に測定することが可能な基板中心測定治具及びこれを用いた基板評価方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

本発明の第1の技術的特徴は、非円形状の測定対象基板を載置する測定台と、前記測定台の予め決められた箇所に設けられ、直角に交差してL字状に延びる2本の腕部を有し、2本の腕部を基準位置として前記測定対象基板を位置決めする位置決め部材と、前記位置決め部材の各腕部に沿って平行移動可能に設けられ、前記位置決め部材に位置決めされた測定対象基板に接触する位置では少なくとも互いが直角に交差した状態で停止し、前記位置決め部材との間で前記測定対象基板を取り囲む四角形領域区画する区画部材と、を備え、前記位置決め部材及び前記区画部材で区画された四角形領域の対角線の交差位置を前記測定対象基板の中心位置として測定することを特徴とする基板中心測定治具である。

0009

本発明の第2の技術的特徴は、基板中心測定治具として、非円形状の測定対象基板を載置する測定台と、前記測定台の予め決められた箇所に設けられ、直角に交差してL字状に延びる2本の腕部を有し、2本の腕部を基準位置として前記測定対象基板を位置決めする位置決め部材と、前記位置決め部材の各腕部に沿って平行移動可能に設けられ、前記位置決め部材に位置決めされた測定対象基板に接触する位置では少なくとも互いが直角に交差した状態で停止し、前記位置決め部材との間で前記測定対象基板を取り囲む四角形領域を区画する区画部材と、を備え、前記位置決め部材及び前記区画部材で区画された四角形領域の対角線の交差位置を前記測定対象基板の中心位置として測定するに際し、前記測定台上に前記測定対象基板よりも大きなサイズの測定用補助シートを前記位置決め部材で位置決めするように載置する補助シート載置工程と、前記補助シート載置工程で載置された補助シート上に前記測定対象基板を前記位置決め部材で位置決めするように載置する基板載置工程と、前記基板載置工程を経た後、前記各区画部材を平行移動させて前記位置決め部材に位置決めされた前記測定対象基板に接触した位置で停止し、前記位置決め部材と前記区画部材とで前記測定対象基板を取り囲む四角形領域を区画する区画工程と、前記区画工程を経た後、前記補助シート上に載置された前記測定対象基板を一旦取り外し、前記補助シート上に区画された四角形領域の少なくとも対角線の交差位置を求めるための線分を描画する描画工程と、前記描画工程を経た後、一旦取り外した前記測定対象基板を前記補助シート上の元の位置に戻し、前記測定対象基板との接触位置から離れる方向に向けて各区画部材を平行移動させ、前記補助シートの占有領域から外れた位置にて前記測定対象基板を前記補助シートと共に両者の位置関係を保った状態で取り外す基板取外し工程と、を備え、前記基板取外し工程にて取り外された測定対象基板に対し前記補助シート上の対角線の交差位置に対応した位置を中心位置として当該測定対象基板の評価を行うことを特徴とする基板評価方法である。

0010

本発明の第3の技術的特徴は、第2の技術的特徴を備えた基板評価方法において、測定対象基板の中心部での特性を評価可能な基板評価装置基板固定治具上に前記測定対象基板を前記補助シートと共に置き、前記基板固定治具の中心と前記補助シートに描画された対角線の交差位置とを一致させるように前記測定対象基板をセットする基板セット工程と、前記基板セット工程にてセットされた測定対象基板の中心部での特性を測定する測定工程と、を備えたことを特徴とする基板評価方法である。
本発明の第4の技術的特徴は、第2又は第3の技術的特徴を備えた基板評価方法において、前記測定対象基板は非磁性ガーネット単結晶基板であることを特徴とする基板評価方法である。

発明の効果

0011

本発明の第1の技術的特徴によれば、非円形状の基板であっても、基板中心を簡単に測定することができる。
本発明の第2の技術的特徴によれば、基板中心測定治具を用いて基板中心を簡単に測定でき、基板の中心部での特性を評価するための前準備を行うことができる。
本発明の第3の技術的特徴によれば、基板中心測定治具を用いて基板中心を簡単に測定でき、基板の中心部での特性を正しく評価することができる。
本発明の第4の技術的特徴によれば、基板中心の特定が難しい非磁性ガーネットの単結晶基板の中心部での特性を評価することができる。

図面の簡単な説明

0012

(a)は本発明が適用された基板中心測定治具の実施の形態の概要を示す説明図、(b)(c)は(a)に示す基板中心測定治具を用いた基板評価方法を示す説明図である。
(a)は実施の形態1に係る基板中心測定治具を示す斜視図、(b)は(a)の正面説明図である。
(a)は図2(b)中A方向から見た矢視図、(b)は図2(b)中B方向から見た矢視図、(c)は図2(b)中C方向から見た矢視図、(d)は図2(b)中D方向から見た矢視図である。
(a)は実施の形態1に係る基板中心測定治具の使用方法を示す斜視説明図、(b)は基板中心測定治具に測定用の補助シートをセットした状態を示す説明図、(c)は基板中心測定治具にサンプル基板をセットした状態を示す説明図である。
実施の形態1に係る基板中心測定治具にてサンプル基板の中心を測定する方法を示す説明図である。
(a)はX線回折装置の基板固定治具を示す説明図、(b)はX線回折装置にてサンプル基板の中央部の格子定数を測定する際の基板固定治具に対するサンプル基板のセット方法を示す説明図、(c)は基板固定治具にセットされるサンプル基板と補助シートとの関係を示す説明図である。
(a)は実施の形態2に係る基板中心測定治具の要部を示す説明図、(b)(c)は(a)に示す基板中心測定治具の使用方法を示す説明図である。
(a)は非磁性ガーネット(SGGG)単結晶の形状及び基板の使用可能領域を示す説明図、(b)は非磁性ガーネット(SGGG)単結晶基板サンプルの一例を示す説明図である。

実施例

0013

◎実施の形態の概要
図1(a)は本発明が適用された基板中心測定治具の実施の形態の概要を示す。
同図において、基板中心測定治具1は、非円形状の測定対象基板6を載置する測定台2と、測定台2の予め決められた箇所に設けられ、直角に交差してL字状に延びる2本の腕部4(本例では4a,4b)を有し、2本の腕部4を基準位置として測定対象基板6を位置決めする位置決め部材3と、位置決め部材3の各腕部4に沿って平行移動可能に設けられ、位置決め部材3に位置決めされた測定対象基板6に接触する位置では少なくとも互いが直角に交差した状態で停止し、位置決め部材3との間で測定対象基板6を取り囲む四角形領域Sを区画する区画部材5(本例では5a,5b)と、を備え、位置決め部材3及び区画部材5で区画された四角形領域Sの対角線の交差位置Pを測定対象基板6の中心位置として測定するものである。

0014

このような技術的手段において、本例は、非円形状の測定対象基板6を測定対象とする。
通常、円形状の基板は、基板の材料となる単結晶インゴットを肩部と直胴部とに分離し、直胴部の外径を整えるように外周研削し、その後に、切断機を用いて基板状に切断するものであるが、無駄な加工を行わないようにするには、外周研削を施す前に直胴部から基板サンプルを採取し、基板材料としての評価を行うことが好ましい。このような状況で、基板サンプルは結晶方位による成長しやすさを反映した多角形形状(非円形)であることが多い。そして、基板の特性を評価するに当たって、基板の中心部の格子定数と周辺部の格子定数との差の大小を見ることで、基板内残留歪みの程度を推測し、基板の割れなどを未然に防止することが可能である。
また、区画部材5は位置決め部材3の各腕部4(4a,4b)に沿って分離した状態で平行移動可能に設けられていてもよいし(実施の形態1参照)、両者が直角に交差して予め連結されたものでもよい(実施の形態2参照)。但し、前者の態様には、分離した各区画部材5(本例では5a,5b)が測定対象基板6に接触した位置では互いが直角に交差した状態で停止することを要する。これは、もし、分離したものが交差しない場合には、区画される四角形領域Sの対角の位置を把握することができないことによる。

0015

また、基板評価方法の代表的態様としては、図1(a)に示す基板中心測定治具1を用いて、位置決め部材3及び区画部材5で区画された四角形領域Sの対角線の交差位置Pを測定対象基板6の中心位置として測定するに際し、図1(b)(c)に示すように、測定台2上に測定対象基板6よりも大きなサイズの測定用の補助シート7を位置決め部材3で位置決めするように載置する補助シート載置工程と、補助シート載置工程で載置された補助シート7上に測定対象基板6を位置決め部材3で位置決めするように載置する基板載置工程と、基板載置工程を経た後、各区画部材5を平行移動させて位置決め部材3に位置決めされた測定対象基板6に接触した位置で停止し、位置決め部材3と区画部材5とで測定対象基板6を取り囲む四角形領域Sを区画する区画工程と、区画工程を経た後、補助シート7上に載置された測定対象基板6を一旦取り外し、補助シート7上に区画された四角形領域Sの少なくとも対角線の交差位置Pを求めるための線分を描画する描画工程と、描画工程を経た後、一旦取り外した測定対象基板6を補助シート7上の元の位置に戻し、測定対象基板6との接触位置から離れる方向に向けて各区画部材5を平行移動させ、補助シート7の占有領域から外れた位置にて測定対象基板6を補助シート7と共に両者の位置関係を保った状態で取り外す基板取外し工程と、を備え、基板取外し工程にて取り外された測定対象基板6に対し補助シート7上の対角線の交差位置Pに対応した位置を中心位置として当該測定対象基板6の評価を行うものである。

0016

本態様は、基板中心測定治具1を用いて測定対象基板6の中心を特定するもので、各種の基板評価を行うための前準備として位置付けられる。
ここで、補助シート載置工程の補助シート7は適宜選定して差し支えないが、測定対象基板6と補助シート7とを重ね合わせた際に対角線の交差位置Pを確認し易いという点では透明若しくは半透明シートであることが好ましい。また、補助シート7は無地のものでもよいし、方眼紙のように目盛り線が付加されたものでもよい。ここで、補助シート7は少なくとも測定対象基板6が占有可能な領域を有することが必要であり、各区画部材5が位置決め部材3の各腕部4(4a,4b)の交差部位から最も離れた位置に退避する場合には、補助シート7は区画部材5に影響されずに測定台2上の所定の位置決め位置に載置される。
また、基板載置工程は補助シート7上に測定対象基板6を載置し、位置決め部材3で測定対象基板6を位置決めすればよい。
更に、区画部材5が補助シート7の占有領域から外側に配置されているとき、区画部材5が位置決め部材3の各腕部4の交差位置側に向かって移動したときに補助シート7がめくれないように配慮する必要がある。
更にまた、描画工程では区画された四角形領域Sの少なくとも対角線の交差位置Pを求めるための線分を描画するものであればよく、代表的には対角線を描画してその交差位置Pを特定するようにすればよい。
また、基板取外し工程では、補助シート7に対角線の交差位置Pを描画しているため、測定対象基板6を補助シート7と共に取り外せばよい。尚、補助シート7上に測定対象基板6を戻すときには、位置決め部材3の各腕部4と各区画部材5とに測定対象基板6がいずれにも接触するようにすればよい。

0017

また、基板評価方法の代表的態様としては、測定対象基板6の中心部での特性を評価可能な基板評価装置の基板固定治具(図示せず)上に測定対象基板6を補助シート7と共に置き、基板固定治具の中心と補助シート7に描画された対角線の交差位置Pとを一致させるように測定対象基板6をセットする基板セット工程と、基板セット工程にてセットされた測定対象基板6の中心部での特性を測定する測定工程と、を備えたものが挙げられる。
ここで、基板セット工程は、基板評価装置の基板固定治具に測定対象基板6と補助シート7とを一緒に置けばよい。このとき、補助シート7が透明又は半透明であれば、基板評価装置の基板固定治具上に測定対象基板6を設置するときに測定対象基板6を補助シート7の下に置いてもよい。また、基板評価装置としてはX線回折装置以外にも広く含む。
更に、測定工程としては測定対象基板6の中心部の特性(格子定数以外も含む)を測定するものであれば適宜選定して差し支えない。

0018

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明をより詳細に説明する。
◎実施の形態1
図2(a)は実施の形態1に係る基板中心測定治具を示す斜視図、同図(b)は(a)の正面図である。
本例では、基板中心測定治具10は、例えば非磁性ガーネット(SGGG)単結晶につき外周研削を施す前の直胴部から採取された多角形形状のサンプル基板11(図4(a)参照)としてのSGGG単結晶基板を測定対象とする。
同図において、基板中心測定治具10は、サンプル基板11を載置する矩形状の板材からなる測定台12を有し、この測定台12の一隅部12a(本例では図2(a)(b)中左下の隅部)を挟む二辺に沿う箇所に位置決め部材13を一体的に形成したものである。
この位置決め部材13は、測定台12の一隅部12aにて直角に交差して測定台12の二辺に沿ってL字状に延びる2本の腕部14(本例では14a,14b)を有しており、各腕部14(14a,14b)は、図2(a)(b)及び図3(a)〜(d)に示すように、断面矩形状の中実長尺板状部材15を測定台12の二辺に沿って一体的に成形すると共に、板状部材15のうち測定台12の一隅部12aから離れた側の略半分の領域には測定台12から外側方に向かって貫通するスリット16を開設し、更に、板状部材15のうちスリット16に面した部位には測定台12の二辺に沿って延びる長孔状の案内溝17を形成したものである。

0019

また、本実施の形態では、位置決め部材13の各腕部14(14a,14b)に沿って平行移動可能な2つの区画部材20(本例では20a,20b)が設けられている。
これらの区画部材20(20a,20b)は、位置決め部材13の各腕部14(14a,14b)のスリット16に挿入可能な挿入片21を有し、この挿入片21には案内溝17に沿って摺動可能な案内ピン22を設けたものである。本例では、案内ピン22は断面矩形状に形成され、案内溝17には回り止めされた状態で摺動することから、各区画部材20(20a,20b)は位置決め部材13の腕部14(14a,14b)に沿って平行移動するようになっている。
また、一方の区画部材20aは、腕部14aから離れた側に切り込み23を有しており、他方の区画部材20bは、腕部14bから離れた側に薄肉突出片24を有しており、各区画部材20(20a,20b)は位置決め部材13の各腕部14(14a,14b)の案内溝17に沿って独立に平行移動するようになっており、測定台12の一隅部12aに接近する方向に平行移動していくと、各区画部材20(20a,20b)が交差配置するようになっている。このとき、両区画部材20(20a,20b)は直角に交差すると共に、交差部では一方の区画部材20aの切り込み23に他方の区画部材20bの突出片24が相対移動可能に入り込むようになっている。

0020

更に、本例では、位置決め部材13の各腕部14(14a,14b)のうち、各腕部14の交差部14cからスリット16に至るまでの距離mはサンプル基板11の外径よりも短く設定されており、また、各区画部材20(20a,20b)の腕部14(14a,14b)からの突出寸法kはサンプル基板11の外径よりも長く設定されており、各腕部14(14a,14b)のスリット16に沿って摺動移動する各区画部材20(20a,20b)は、位置決め部材13の両腕部14(14a,14b)に位置決めされたサンプル基板11に対して接触する位置に移動可能になっている。
更にまた、各区画部材20(20a,20b)は、各腕部14(14a,14b)のスリット16に沿って測定台12上を平行移動するが、測定台12上に後述する測定用の補助シート30が載置された場合には、少なくとも補助シート30の厚み分程度は測定台12から浮動可能に構成されている。

0021

次に、本実施の形態に係る基板中心測定治具10の使用方法、並びに、基板中心測定治具10を用いた基板評価方法について説明する。
−基板中心測定治具の使用方法−
本実施の形態において、基板中心測定治具10を用いてサンプル基板11の中心を測定する手順は以下の通りである(図4及び図5参照)。
(1)補助シート載置工程
先ず、図4(a)(b)及び図5に示すように、測定台12上にサンプル基板11よりも大きなサイズの測定用の補助シート30を載置する。本例では、補助シート30としては矩形状(正方形又は長方形)で透明又は半透明なシートの一例として目盛り付きの方眼紙を用い、位置決め部材13の直角に交差する腕部14(14a,14b)を基準として補助シート30を位置決めした状態で載置する。
このとき、各区画部材20(20a,20b)については、補助シート30の載置領域から外れた位置まで一旦退避させ、補助シート30を載置した後に、補助シート30の載置領域内に向けて、少なくともサンプル基板11の載置領域を確保する初期位置まで移動させておく。

0022

(2)基板載置工程
この後、測定台12に位置決めした状態で載置された補助シート30上にサンプル基板11を載置する。このとき、サンプル基板11は、図4(a)(c)及び図5に示すように、位置決め部材13の直角に交差する腕部14(14a,14b)を基準として位置決めするようにすればよい。
(3)区画工程
測定台12上に補助シート30及びサンプル基板11が載置された後、図5に示すように、各腕部14(14a,14b)のスリット16に沿って各区画部材20(20a,20b)を平行移動させ、位置決め部材13にて位置決めされたサンプル基板11に各区画部材20が接触した位置で当該区画部材20を停止し、位置決め部材13と区画部材20とでサンプル基板11を取り囲む四角形領域Sを区画する。

0023

(4)描画工程
前述した区画工程を経た後、図5に示すように、補助シート30上に載置されたサンプル基板11を一旦取り外し、補助シート30上に区画された四角形領域Sの対角線線分を少なくとも描画し、対角線の交差位置Pを求める。更に、本例では、四角形領域Sの区画部材20(20a,20b)に沿った周辺軌跡線分も併せて描画するようにした。尚、本例では、対角線成分と四角形領域Sの周辺軌跡線分を描画するようにしたが、対角線線分だけを描画するようにしてもよいし、更に加えて、位置決め部材13の各腕部14(14a,14b)と平行で対角線の交差位置Pを通る縦線分横線分を描くようにしてもよい。
(5)基板取外し工程
前述した描画工程を経た後、図5に示すように、一旦取り外したサンプル基板11を補助シート30上の元の位置に戻し、サンプル基板11との接触位置から離れる方向に向けて各区画部材20(20a,20b)を各腕部14(14a,14b)のスリット16に沿って平行移動させ、補助シート30の占有領域から外れた位置に至った段階で、サンプル基板11を補助シート30と共に両者の位置関係を保った状態で取り外すようにすればよい。
この状態においては、サンプル基板11は、補助シート30上に描画された対角線の交差位置Pに対応した位置を中心位置として測定されたものとして取り扱うようにすればよい。

0024

−基板評価方法−
本実施の形態では、サンプル基板11の中心部を測定した後、以下のような評価を行うことができる。
<サンプル基板の格子定数差>
サンプル基板11について、中心部と周辺部との格子定数差を求めて、予め決められた閾値(例えば0.002Å)以下であれば、割れ等の少ない基板の使用領域として良好であるという評価を行うに当たり、前述した基板中心測定治具10を用いてサンプル基板11の中心部を測定しておけば、サンプル基板11の中心部を狙って格子定数を測定でき、更には、サンプル基板11の中心部から外れた周辺部を狙って格子定数を測定でき、サンプル基板11の中心部を含む格子定数差を高精度に測定することが可能になり、サンプル基板11が基板の使用領域から除外すべきか否かを正しく評価することができる。
以下、図6を用いてサンプル基板11の中心部を含む格子定数差の評価方法について説明する。
図6(a)は格子定数を測定するためのX線回折装置の基板固定治具40を示す。
本例では、基板固定治具40は鉄製で製作された円板形状の台座41を有しており、この台座41には中心Oから半径r1(例えば10mm)、r2(例えば30mm)、r3(例えば60mm)の位置に円周溝42を施すと共に、台座41の中心Oをクロス状態で過ぎる直線溝43を施したものである。
この基板固定治具40にサンプル基板11をセットする場合には、台座41の中心Oにサンプル基板11の中心を合わせ、図示外の複数のマグネットホルダでサンプル基板11を挟み込み固定するようにすればよい。
このとき、サンプル基板11が外周研削後で外形が円形であるSGGG単結晶基板であるとすれば、サンプル基板11の中心と基板固定治具40の台座41の中心Oとを合わせて、サンプル基板11をセットすることは用意である。

0025

しかしながら、外周研削前のSGGG単結晶から切り出して採取したサンプル基板11は、外形が多角形形状で、基板の大きさも育成された単結晶インゴット毎に異なるため、サンプル基板11だけでは、サンプル基板11の中心と基板固定治具40の台座41の中心Oとを合わせることが難しく、このようなサンプル基板11の中心部を狙って格子定数を測定することは困難であった。
ところが、本実施の形態では、非円形状(多角形形状)のサンプル基板11は、図6(c)に示すように、補助シート30と重なり合った状態で基板中心測定治具10から取り外されているが、サンプル基板11の中心部は補助シート30に描画された対角線の交差位置Pと重なりあった位置に保たれている。
このため、本実施の形態では、図6(b)に示すように、X線回折装置の基板固定治具40の台座41にサンプル基板11をセットするに当たり、台座41上にサンプル基板11と補助シート30とを一緒に載置し、補助シート30の対角線の交差位置Pを目安に、サンプル基板11の中心部(補助シート30の対角線の交差位置Pに対応)と台座41の中心とを合わせ、複数のマグネットホルダにてサンプル基板11を補助シート30と共に挟み込み固定するようにすればよい。この状態において、非円形状のサンプル基板11はX線回折装置の基板固定治具40の台座41上の正規位置にセットされることから、サンプル基板11の中心部を含む格子定数を測定することができ、もって、サンプル基板11を評価するパラメータである格子定数差を精度良く測定することが可能である。

0026

◎変形の形態
本例では、位置決め部材13は測定台12と一体的に設けられているが、測定台12とは別部材として設けられ、測定台12に接着剤止め具にて固着するようにしてもよい。
また、本例では、各区画部材20(20a,20b)は位置決め部材13の各腕部14(14a,14b)に形成された両終端が閉じたスリット16に沿って平行移動し、案内ピン22が終端の閉じた長孔状の案内溝17に摺動自在に係合している構成になっているが、これに限られるものではなく、例えばスリット16や案内溝17の一方の終端を開放することで、位置決め部材13の各腕部14(14a,14b)から各区画部材20(20a,20b)を着脱可能にしてもよい。

0027

◎実施の形態2
図7(a)は実施の形態2に係る基板中心測定治具の要部を示す説明図である。
同図において、基板中心測定治具10は、測定台12と、この測定台12の一隅部12aを挟む二辺に沿ってL字状に延びる腕部14(14a,14b)を有する位置決め部材13と、位置決め部材13の各腕部14(14a,14b)に沿って平行移動する区画部材20と、を有しているが、この区画部材20が実施の形態1と異なる構成になっている。
つまり、本実施の形態では、区画部材20は直角に交差してL字状に延びる区画腕部51,52を有し、各腕部14(14a,14b)には区画部材20の各区画腕部51,52を夫々二方向(位置決め部材13の各腕部14(14a,14b)の長手方向E及びこれに直交する方向F)に摺動自在に保持するスリット(図示せず)を設けたものである。但し、区画部材20の各区画腕部51,52はスリットに対して倒れ込むことなく摺動するようになっている。

0028

本実施の形態によれば、図7(b)に示すように、測定台12上で区画部材20を位置決め部材13の各腕部14(14a,14b)から離れる方向に一旦退避させ、この状態で、測定台12上に補助シート30及びサンプル基板11を位置決め部材13で位置決めした状態で載置し、しかる後、図7(c)に示すように、位置決め部材13側に区画部材20を接近させ、サンプル基板11に区画部材20の各区画腕部51,52を接触させる。
この状態で、位置決め部材13と区画部材20とは、実施の形態1と略同様に、サンプル基板11を取り囲む四角形領域Sを区画する。
この後は、実施の形態1と略同様に、描画工程、基板取外し工程を行うようにすれば、サンプル基板11の中心を測定することが可能である。

0029

本発明に係る基板中心測定治具は、主として非円形状の基板の中心を簡単な操作で測定することができる点で産業上有用である。
また、本発明に係る基板評価方法も、基板の中心部を含む特性を評価するに当たり、基板の中心を正確に測定することができる点で、基板の評価精度を高くすることができる。

0030

1基板中心測定治具
2測定台
3位置決め部材
4(4a,4b) 腕部
5(5a,5b)区画部材
6測定対象基板
7補助シート
S四角形領域
P 交差位置

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