JP2003254918A - 単結晶体の方位測定装置、この装置におけるガイド部材の角度誤差の検出方法及び単結晶体の方位測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カット面測定のようにＸ線を端面に照射して
行う方位測定と、オリフラ面の方位測定のようにＸ線を
外周面に照射して行う方位測定とを、共通の測定装置に
よって、しかも測定物の着け変えを行う必要なく、実行
できるようにする。 【解決手段】 ω軸線を中心として回転可能であり単結
晶体Ｓに照射するＸ線を発生するＸ線源Ｆと、ω軸線を
中心として回転可能なＸ線検出器９と、Ｘ線源Ｆ、Ｘ線
検出器９及びω軸線を、その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回転駆動機構と１８，
１９，２０とを有する装置である。この回転駆動機構
は、ω軸線が単結晶体Ｓの軸線Ｘ０に対して略直角にな
る位置と、ω軸線が軸線Ｘ０に対して略平行になる位置
との間で、Ｘ線源Ｆ、Ｘ線検出器９及びω軸線を一体に
回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶体の結晶方
位を測定する単結晶体の方位測定装置及びその測定方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】単結晶体を種々の方向に切って機械的性
質、光学的性質、電気的性質及び磁気的性質の各性質を
比較すると、それらの性質が切断方向によって種々に異
なることが知られている。最近の工業分野では、このよ
うな結晶の特性を積極的に利用して、様々な機能を有す
る素子を得ている。これらの素子を安定して動作させ、
品質の揃ったものにするためには、出発材料の結晶を一
定の方位で切り出す必要があり、方位測定が工学的に重
要である。

【０００３】一般に、方位測定とは、結晶を含む物質の
外形を代表する座標に対して主要な結晶がどう取り付い
ているかを調べることである。より具体的には、上記の
座標における基準位置に対する格子面法線の方位を、例
えば角度のずれとして測定することである。このような
方位測定が必要となる場合として、例えば、単結晶イン
ゴットや単結晶ウエハに関する方位測定がある。

【０００４】例えば、半導体ＩＣの基礎材料となる単結
晶ウエハを製造する場合を考えると、このウエハは単結
晶インゴットを軸線に対してほぼ直角方向にスライス、
すなわち切断することによって形成される。この単結晶
インゴットは、ルツボから引き上げられた状態では、図
１８（ａ）に符号１００で示すようにほぼ円筒状をして
おり、両端がとがっている。この未加工のインゴット１
００は両端を切断されて図１８（ｂ）に示すように端面
１０１と未加工の外周面１０２とを有する両端カットイ
ンゴット１０３となる。

【０００５】その後、図１８（ｃ）に示すように、切削
加工によってオリエンテーションフラット面（以下、オ
リフラ面という）１０５を形成すると共に、研削加工に
よって外周面１０４を形成することにより、加工済みイ
ンゴット１０６となる。なお、オリフラ面に代えて、溝
であるオリエンテーションノッチが形成されることもあ
る。加工済みインゴット１０６を、オリフラ面１０５及
び外周面１０４を基準として支持しながら、軸線Ｘ０に
対してほぼ直角方向に薄く切断することにより、円盤形
状のウエハを作製することができる。

【０００６】図１８（ａ）の未加工インゴット１００か
ら図１８（ｃ）の加工済みインゴット１０６を作製する
場合には、例えば図１９に示すような一連の処理が実行
される。すなわち、まず未加工インゴット１００の両端
面を切り落として両端カットインゴット１０３を形成す
る（工程Ｐ１）。次に、図２０（ａ）のように、両端カ
ットインゴット１０３の外周側面１０２を一対のローラ
１０８に載せてインゴット１０３を矢印Ａ方向へ連続的
又は間欠的に外周面基準で回転させながら入射Ｘ線Ｒ０
を外周面に入射させ、回折Ｘ線Ｒ１が出たときにはそれ
を検出して格子面Ｌを特定する（工程Ｐ２）。そして、
この状態で、マーキング治具を用いてインゴット１０３
の適所、例えば端面にマーキング、例えば直線のマーキ
ングを行う。これにより、格子面Ｌの方向をマーキング
によって付けられたマークによって表示することができ
る（工程Ｐ３）。

【０００７】次に、マーキング後のインゴット１０３を
切断機等といった加工機に持ち運び、さらにそのインゴ
ット１０３の端面に付けられたマークを基準にして加工
位置に装着する。そして、例えば切削加工を行ってオリ
フラ面１０５を形成し、さらに、例えば研削加工を行っ
て外周面１０４を形成する（工程Ｐ４）。これにより、
加工済みインゴット１０６が形成され、結果的に、格子
面に対して特定の位置関係でオリフラ面１０５及び外周
面１０４が形成される。

【０００８】次に、図２０（ｂ）に示すように、オリフ
ラ面１０５を基準面１０９に合せてインゴット１０６を
支持した状態で入射Ｘ線Ｒ０を外周面に照射し、回折Ｘ
線Ｒ１が出たときにはそれを検出して、オリフラ面１０
５に対する結晶方位のずれ、すなわち格子面Ｌのずれを
測定する（工程Ｐ５）。

【０００９】さらに、図２１の（ａ）から（ｄ）に示す
ように、加工済みインゴット１０６をローラ１０８によ
って外周面基準で支持した上で、インゴット１０６を軸
線Ｘ０の周りに０°、９０°、１８０°、２７０°の間
で間欠的に回転させながら、その各々の状態においてイ
ンゴット１０６の端面に入射Ｘ線Ｒ０を入射して、回折
Ｘ線Ｒ１が出るときにはそれを検出する。これにより、
結晶方位に対するカット面の角度が規定通りに正確にな
っているかどうかの検査、いわゆるカット面検査を行っ
ている（工程Ｐ６）。

【００１０】より、具体的には、図２１に示す（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の４つの状態において、回折を
起こす入射角をそれぞれω０，ω９０，ω１８０，ω２
７０とすると、０°位置と１８０°位置とを直線で結ぶ
方向に関しての格子面の傾きδ１は δ１＝（ω０−ω１８０）／２ によって求められる。また、９０°位置と２７０°位置
とを直線で結ぶ方向に関しての、すなわちδ１に関する
方向と直角方向の格子面の傾きδ２は δ２＝（ω９０−ω２７０）／２ によって求められる。

【００１１】こうして求められたδ１及びδ２により、
インゴット１０６の外周面１０４を基準とした場合の格
子面の結晶方位のずれが特定される。なお、互いに直角
の位置関係にある４つの位置に関するＸ線入射角度ω
０，ω９０，ω１８０，ω２７０に基づいて互いに直交
する２方向の傾きδ１、δ２を求めることによって結晶
方位のずれを測定するようにしたのは次の理由による。

【００１２】仮に、入射Ｘ線と格子面法線と回折Ｘ線と
が作る「回折平面」と、入射Ｘ線Ｒ０の回転の中心であ
るω軸線に垂直で入射Ｘ線Ｒ０とインゴット１０３の端
面の法線とを含む「装置面」すなわち「赤道面」とが互
いに平行であれば、１回の測定だけで正確な格子面の傾
きを求めることができる。しかしながら、実際は、回折
平面と赤道面とは平行でないのが一般的であり、それ
故、１回の測定だけでは正確な格子面の傾きを求めるこ
とができないからである。

【００１３】以上のように、図１８（ｃ）に示す加工済
みインゴット１０６に関しては、図２０(ａ)に示すよう
にして、インゴット１０３の外周面１０２を基準とした
結晶方位のずれが測定されたり、図２０（ｂ）に示すよ
うにして、オリフラ面１０５を基準とした結晶方位のず
れが測定されたりする。これにより、単結晶インゴット
１０６に関する格子面の結晶方位の情報が、ある程度十
分に求められることになる。しかしながら、インゴット
１０６からウエハを切り出すにあたっては、上記のよう
にＸ線を外周面に照射して行う方位測定に加えて、Ｘ線
を端面、すなわちカット面に照射して行う方位測定によ
って得られる情報があることが望ましい。

【００１４】以上のように、単結晶インゴットに関して
格子面の方位を測定する場合には、インゴットの外周面
にＸ線を照射して行う方位測定と、インゴットの端面、
すなわちカット面にＸ線を照射して行う方位測定との両
方が必要である。そして、従来、それら種類の異なった
方位測定を行うにあたっては、それぞれの測定に適した
構成の専用のＸ線回折装置を用意していた。また、１つ
のＸ線回折装置に対して、外周面をＸ線照射面とするた
めのアタッチメントと端面をＸ線照射面とするためのア
タッチメントとをそれぞれに準備しておき、必要に応じ
てそれぞれのアタッチメントの中から１つを選択して使
用するという方法もあった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、異なる
構造のＸ線回折装置を複数設けたり、あるいは、異なる
構造のアタッチメントを複数設けたりする従来の方位測
定装置は、経費が非常に高くなるという問題があった。
また、それらの従来の方位測定装置を用いる場合には、
測定対象である単結晶体を測定方法を変えるたびに着け
変えなければならず、それ故、作業が非常に面倒である
という問題もあった。

【００１６】本発明は、上記の問題点に鑑みて成された
ものであって、カット面測定のようにＸ線を端面に照射
して行う方位測定と、オリフラ面の方位測定のようにＸ
線を外周面に照射して行う方位測定とを、共通の測定装
置によって、しかも測定物の着け変えを行う必要なく、
実行できるようにすることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】（１）上記の目的を達成
するため、本発明に係る単結晶体の方位測定装置は、ω
軸線を中心として回転可能であり単結晶体に照射するＸ
線を発生するＸ線源と、前記ω軸線を中心として回転可
能なＸ線検出手段と、前記Ｘ線源、前記Ｘ線検出手段及
び前記ω軸線を、該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（カイ）移動手段とを有し、
前記χ移動手段は、前記ω軸線が前記単結晶体の軸線に
対して略直角になる位置と前記ω軸線が前記単結晶体の
軸線に対して略平行になる位置との間で、前記Ｘ線源、
前記Ｘ線検出手段及び前記ω軸線を一体に回転させるこ
とを特徴とする。

【００１８】ここで、「略直角」又は「略平行」とは、
厳密に直角や厳密に平行の場合はもとより、直角や平行
からわずかにずれる場合でも機能的には違いがないよう
な場合をも含む意味である。

【００１９】また、上記構成中、「前記Ｘ線源、前記Ｘ
線検出手段及び前記ω軸線を一体に回転させる」とは、
Ｘ線源、Ｘ線検出手段をω軸線を中心として回転可能な
関係を保った状態でχ軸線を中心として一体に回転移動
させることである。

【００２０】この測定装置よれば、χ移動手段の働きに
より、Ｘ線源及びＸ線検出手段を有するＸ線光学系を測
定対象である単結晶体に対して、互いに略直角な２面間
で移動させることができるので、カット面測定のように
単結晶体の端面にＸ線を照射して行う方位測定と、オリ
フラ面の方位測定のように単結晶体の外周面にＸ線を照
射して行う方位測定とを、共通の測定装置によって、し
かも測定物の着け変えを行う必要なく、実行できる。

【００２１】（２）なお、上記構成の単結晶体の方位測
定装置は、前記単結晶体を前記χ軸線に対して平行に移
動させる手段を有することが望ましい。この構成によれ
ば、単結晶体の平面内の任意の点をＸ線照射点、すなわ
ち測定点に持ち運ぶことができる。

【００２２】（３）また、上記構成の単結晶体の方位測
定装置は、前記単結晶体を前記Ｘ線源によるＸ線の照射
点に近付き又は遠ざかる方向へ移動させる手段を有する
ことが望ましい。この構成によれば、単結晶体の軸線方
向の任意の点をＸ線照射点、すなわち測定点に持ち運ぶ
ことができる。

【００２３】（４）また、上記構成の単結晶体の方位測
定装置は、前記単結晶体を面内回転させるφ回転手段を
有することが望ましい。この構成によれば、単結晶体の
測定面の入射Ｘ線に対する向きを変えることができるの
で、方位測定をより一層高精度に行うことができる。ま
た、特に、入射Ｘ線に対する面角度をφ＝０°、９０
°、１８０°、２７０°に変化させながら測定を行うカ
ット面測定を行うことができる。

【００２４】（５）また、上記構成の単結晶体の方位測
定装置は、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出手段とを前記ω軸
線を中心として一体に回転させるω回転手段を有するこ
とが望ましい。この構成によれば、回折角度が分かって
いる単結晶体を測定対象にする場合であって、その測定
対象から回折Ｘ線を発生させてそれを検出する測定を迅
速且つ確実に行うことができる。

【００２５】（６）上記構成の方位測定装置において、
前記ω回転手段は、前記Ｘ線源を前記ω軸線を中心とし
て回転させるＸ線源回転手段と、前記Ｘ線検出手段を前
記ω軸線を中心として回転させる検出器回転手段と、前
記ω軸線を中心とする前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出手段と
の間の角度を一定に維持しながら前記Ｘ線源回転手段及
び前記検出器回転手段の動作を制御する制御手段とを有
することができる。

【００２６】（７）また、上記構成の単結晶体の方位測
定装置は、前記単結晶体が測定位置、すなわちＸ線照射
位置に置かれたことを検知する検知手段を有することが
望ましい。この検知手段は、例えば、単結晶体が置かれ
る位置を挟んで配置される発光素子及び受光素子によっ
て構成できる。この構成によれば、単結晶体を常に一定
の位置に置いた状態で測定を行うことができるので、測
定の信頼性が向上する。

【００２７】（８）また、上記構成の単結晶体の方位測
定装置は、前記単結晶体の側面に設けられたマークを検
出する手段を有することが望ましい。そしてこの場合、
前記マークはオリエンテーションフラット面又はオリエ
ンテーションノッチとすることができる。

【００２８】マークを検出する手段を用いた上記構成に
よれば、単結晶体の側面を正確に測定位置、すなわちＸ
線照射点に置くことができるので、単結晶体の側面に関
する測定を正確に行うことができる。

【００２９】（９）上記構成の単結晶体の方位測定装置
において、前記単結晶体を前記χ軸線に対して平行に移
動させる第１移動手段と、前記単結晶体を前記Ｘ線源に
よるＸ線の照射点に近付き又は遠ざかる方向へ移動させ
る第２移動手段と、前記単結晶体を面内回転させるφ回
転手段とを有する方位測定装置に関しては、前記Ｘ線
源、前記Ｘ線検出手段及び前記χ（カイ）移動手段によ
って構成されるユニットは、前記第１移動手段、前記第
２移動手段及び前記φ回転手段によって構成されるユニ
ットの上方に配置することができる。

【００３０】この構成の方位測定装置は、単結晶体を支
持することになる前記第１移動手段、前記第２移動手段
及び前記φ回転手段から成るユニットがＸ線光学ユニッ
トの下方に位置することになるので、単結晶体の重量が
重い場合でもその単結晶体を安定して支持できる。

【００３１】（１０）また、上記構成の単結晶体の方位
測定装置は、前記単結晶体を支持する支持部材を有する
ことができ、前記単結晶体はその支持部材に固着するこ
とができる。この場合には、単結晶体のうち支持部材に
固着された面が基準面となり、この基準面を基準として
カット面測定やオリフラ面測定が行われる。

【００３２】（１１）また、上記構成の単結晶体の方位
測定装置は、前記単結晶体に固着される可動アタッチメ
ントと、該可動アタッチメントを着脱可能に支持する支
持部材とを有し、前記可動アタッチメントは固着した単
結晶体を異なる２方向へ移動できることが望ましい。

【００３３】単結晶体の方位測定装置によって方位が測
定された単結晶体は、一般にその後、その方位測定装置
から取り外され、さらに、カット装置等といった加工機
に移されて加工を受ける。この際、上記構成のように、
可動アタッチメントによって単結晶体の姿勢を上記２方
向に関して自由に調節できるようにしておけば、単結晶
体を可動アタッチメントと共に加工機に装着した後に、
可動アタッチメントの調節により、単結晶体の姿勢を測
定された方位に基づいて簡単に加工機に適合させること
ができる。

【００３４】（１２）また、上記構成の単結晶体の方位
測定装置は、前記単結晶体を支持する支持部材を有する
ことができ、該支持部材は前記単結晶体の側面を支持す
ることができる。この場合には、単結晶体の側面が基準
面となり、この基準側面を基準としてカット面測定やオ
リフラ面測定が行われる。

【００３５】（１３）また、上記構成の単結晶体の方位
測定装置は、前記単結晶体に取り付けられる固定具と、
該固定具を支持することにより前記単結晶体を支持する
支持部材とを有することができる。この場合には、固定
具が測定の基準面になる。

【００３６】この構成によれば、方位測定装置の側に前
記固定具を支持する機構を設けることに併せて、カット
装置等といった加工機の側にも上記固定具を支持する機
構を設けておくことにより、固定具基準で方位測定を行
った単結晶体を、固定具と共にそのまま加工機に装着し
て、方位測定結果を反映した加工を単結晶体に対して簡
単に行うことが可能となる。

【００３７】（１４）また、上記構成の単結晶体の方位
測定装置は、前記単結晶体を支持する支持部材を有し、
該支持部材は空気吸引によって前記単結晶体を支持する
ことができる。この場合には、前記単結晶体の吸着面が
方位測定の基準面となる。空気吸引を用いた支持方法に
よれば、空気吸引の設定及び解除により単結晶体の着脱
を非常に容易に行うことができる。

【００３８】（１５）また、上記構成の単結晶体の方位
測定装置は、前記Ｘ線検出手段の出力信号に基づいて前
記単結晶体の結晶方位を演算する制御手段を有すること
ができる。そして、この制御手段は、前記χ移動手段の
作用により前記ω軸線が前記単結晶体の軸線に対して直
角になる位置に置かれたときに、前記単結晶体の端面に
Ｘ線を照射して行う測定、例えばカット面測定を行うこ
とができる。また、この制御手段は、前記χ移動手段の
作用により前記ω軸線が前記単結晶体の軸線に対して平
行になる位置に置かれたときに、前記単結晶体の側面に
Ｘ線を照射して行う測定、例えばオリフラ面測定を行う
ことができる。

【００３９】（１６）また、上記構成の単結晶体の方位
測定装置において、前記制御手段は、単結晶体の端面に
Ｘ線を照射して行う前記測定と、前記単結晶体の側面に
Ｘ線を照射して行う前記測定とを連続して行うように制
御を行うことができる。この構成によれば、２種類の測
定を迅速に行うことができる。

【００４０】（１７）次に、単結晶体の側面を支持する
ようにした上記構成の単結晶体の方位測定装置において
は、前記支持部材における前記単結晶体の支持面に突出
部材を設けることが望ましい。こうすれば、単結晶体の
端面を前記突出部材の働きによって支持部材から浮かせ
た状態で支持することができるので、単結晶体の端面が
支持部材に接触することによって損傷することを防止で
きる。

【００４１】（１８）上記構成の単結晶体の方位測定装
置においては、前記単結晶体の試料名と該単結晶体の回
折角度との関係を記憶したデータテーブルを設けること
が望ましい。こうすれば、測定者は試料名を入力するだ
けで、測定対象となる回折角度を装置に認識させること
ができる。

【００４２】（１９）次に、本発明に係るガイド部材の
角度誤差の検出方法は、ω軸線を中心として回転可能で
あり単結晶体に照射するＸ線を発生するＸ線源と、前記
ω軸線を中心として回転可能なＸ線検出手段と、前記Ｘ
線源、前記Ｘ線検出手段及び前記ω軸線を、該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、前記単結晶体を面内回転させるφ回転手段
と、前記面内回転方向に関する前記単結晶体の角度位置
を規定するガイド部材とを有し、前記χ移動手段は、前
記ω軸線が前記単結晶体の軸線に対して略直角になる位
置と前記ω軸線が前記単結晶体の軸線に対して略平行に
なる位置との間で、前記Ｘ線源、前記Ｘ線検出手段及び
前記ω軸線を一体に回転させる単結晶体の方位測定装置
における前記ガイド部材の角度誤差の検出方法であっ
て、円筒状のダミーインゴットに結晶を貼り付けて形成
されたセッティング治具の一方の端面を下向きに置いた
場合の測定値をδbとし、他方の端面を下向きに置いた
場合の測定値をδaとするとき、 δ＝（δb −δa ）／２ で示されるδを前記ガイド部材の角度誤差とすることを
特徴とする。

【００４３】（２０）次に、本発明に係る単結晶体の方
位測定方法は、上記構成のガイド部材の角度誤差の検出
方法を含む単結晶体の方位測定方法において、得られた
方位測定結果を前記δの値によって補正することを特徴
とする。

【００４４】（２１）次に、本発明に係る単結晶体の方
位測定方法は、ω軸線を中心として回転可能であり単結
晶体に照射するＸ線を発生するＸ線源と、前記ω軸線を
中心として回転可能なＸ線検出手段と、前記Ｘ線源、前
記Ｘ線検出手段及び前記ω軸線を、該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
を有し、前記χ移動手段は、前記ω軸線が前記単結晶体
の軸線に対して略直角になる位置と前記ω軸線が前記単
結晶体の軸線に対して略平行になる位置との間で、前記
Ｘ線源、前記Ｘ線検出手段及び前記ω軸線を一体に回転
させる単結晶体の方位測定装置を用いた方位測定方法で
あって、基準試料に関するカット面と結晶面との間の表
記偏差角度と実際の偏差角度とのずれ量を測定し、試料
に関して得られた測定結果を前記ずれ量によって補正す
ることを特徴とする。

【００４５】

【発明の実施の形態】まず、図１及び図１のＩＩ−ＩＩ
線に従った断面図である図２を用いて本実施形態に係る
単結晶体の方位測定装置の構成を説明する。

【００４６】ここに示す方位測定装置１は、Ｘ線測定装
置２及び試料支持装置３を有する。本実施形態では、Ｘ
線測定装置２が上方で試料支持装置３がその下方に配設
されている。しかしながら、これに代えて、Ｘ線測定装
置２と試料支持装置３を同一の水平面上に配設すること
もできる。

【００４７】Ｘ線測定装置２は、図１の紙面垂直方向に
延びるω軸線を中心として回転可能なθs回転台４と、
同じくω軸線を中心として回転可能なθd回転台６と、
θs回転台４から延びるアーム７に固定されたＸ線管８
と、θd回転台６から延びるアーム５に固定されたＸ線
検出器９とを有する。θs回転台４及びθd回転台６は、
Ｘ線管８及びＸ線検出器９のそれぞれのω軸線に対する
角度を測定するための、いわゆる測角器、すなわちゴニ
オメータを構成する。

【００４８】Ｘ線管８は、例えば、通電によって発熱し
て熱電子を放出するフィラメント（図示せず）と、その
熱電子が衝突するターゲット（図示せず）とによって構
成でき、この場合には、ターゲット上において熱電子が
衝突した領域がＸ線源Ｆとなって、該Ｘ線源ＦからＸ線
が発生する。このＸ線は、必要に応じてフィルタ、モノ
クロメータ等によって単色化され、さらに、スリット、
コリメータ等によってω軸線へ向けられる。また、Ｘ線
管８のＸ線出射口にはＸ線通路を開放及び遮蔽するため
のＸ線シャッタ１３が設けられる。

【００４９】Ｘ線検出器９は、例えば、ＳＣ（Scintill
ation Counter：シンチレーションカウンタ）、ＰＣ（P
roportional Counter：比例計数管）等といった、０次
元カウンタ、すなわち、直線状や平面状ではなくてＸ線
をある程度の面積を持った点状に取り込む構造のカウン
タを用いて構成される。

【００５０】θs回転台４は微小角度で回転角度制御が
可能なモータ、例えばステッピングモータによって構成
されたθsモータ１１によって駆動されてω軸線を中心
として回転する。これにより、Ｘ線源Ｆから出てω軸線
へ向かうＸ線Ｒ０の基準線、すなわちχ（カイ）軸線に
対する角度θsを変化させることができる。χ軸線は、
Ｘ線が照射される点である測定点Ｐにおいてω軸線に直
交する軸線である。

【００５１】また、θd回転台６は、同じく微小角度で
回転角度制御が可能なモータ、例えばステッピングモー
タによって構成されたθdモータ１２によって駆動され
て、同じくω軸線を中心として回転する。これにより、
ω軸線からＸ線検出器９へ向かうＸ線Ｒ１のχ軸線に対
する角度θdを変化させることができる。一般に、入射
Ｘ線Ｒ０と回折Ｘ線Ｒ１を含み、さらにω軸線に直角な
平面は回折平面と呼ばれている。

【００５２】ゴニオメータ基台１４の内部には、θsモ
ータ１１の回転出力をθs回転台４へ伝達してそれを回
転させる動力伝達機構及びθdモータ１２の回転出力を
θd回転台６へ伝達してそれを回転させる動力伝達機構
が格納されている。これらの動力伝達機構は、例えば、
ウオームとウオームホイールとから成る動力伝達機構を
用いて構成できる。

【００５３】方位測定装置１の側板１６の上部にはゴニ
オメータ用の一対の側板１７が設けられ、それらの側板
１７に揺動ブラケット１８がχ軸線を中心として矢印Ｃ
で示すように揺動可能、すなわち回転移動可能に支持さ
れている。そして、その揺動ブラケット１８上にゴニオ
メータ、すなわちゴニオメータ基台１４、θs回転台
４、θd回転台６等が設けられている。この構成によ
り、Ｘ線源Ｆ、Ｘ線検出器９及びω軸線はそれらが全体
として一体になって回転できる。つまり、本実施形態で
は、Ｘ線源Ｆ及びＸ線検出器９がω軸線を中心として回
転可能な関係を保った状態で、それらのＸ線源Ｆ、Ｘ線
検出器９及びω軸線をχ軸線を中心として一体に回転移
動させることができる。

【００５４】ゴニオメータ用の側板１７の一方には減速
機１９が設けられ、その減速機１９の出力軸が揺動ブラ
ケット１８に接続されている。また、減速機１９の入力
部にはχ軸用モータ２０が接続されている。χ軸用モー
タ２０が作動してその出力軸が回転すると、その回転が
揺動ブラケット１８へ伝えられてその揺動ブラケット１
８が回転する。本実施形態では、揺動ブラケット１８
は、図２に示すようにその底面１８ａが上下方向を向く
第１位置と、図６に示すようにその底面１８ａが上部へ
回転して左右方向を向く第２位置との間で、矢印Ｃで示
すように、９０°の回転角度で揺動する。

【００５５】図１において、Ｘ線照射点すなわち測定点
Ｐを通るχ軸線上には、発光素子３７及び受光素子３８
から成る測定位置検出センサ３９が設けられる。また、
ゴニオメータ基台１４上の適所には、例えばレーザ光の
発光器と受光器とを有するオリフラ位置検出センサ４１
が設けられる。

【００５６】Ｘ線測定装置２の下方に設けられた試料支
持装置３は、上下方向に延びるガイドレール２１と、該
ガイドレール２１によってガイドされて上下移動可能に
配設されたフレーム２２と、該フレーム２２上に固定さ
れた固定ベース２３と、該固定ベース２３上に滑り移動
可能に設けられた可動ベース２４と、該可動ベース２４
上に固定された支持部材２６とを有する。可動ベース２
４は図１の紙面垂直方向に平行移動できる。

【００５７】支持部材２６上には、図１４（ａ）に示す
ように、溝２７に沿って矢印Ｂのように支持部材２６の
半径方向へ移動可能な一対のチャック２８が設けられ、
これらのチャック２８によって、測定対象である単結晶
体、本実施形態では単結晶インゴットＳがその側面を締
め付けられて支持される。支持された状態の単結晶イン
ゴットＳの中心軸線Ｘ０は図１において測定点Ｐを通る
ようになっている。なお、この支持方法によれば、単結
晶インゴットＳはその側面を基準として支持される。

【００５８】図１において、固定ベース２３にはＸ軸用
モータ２９が設けられる。このＸ軸用モータ２９は、そ
の回転角度が微小角度で制御可能なモータ、例えばステ
ッピングモータによって構成され、このＸ軸用モータ２
９が作動すると、図２において、可動ベース２４が固定
ベース２３上で矢印Ｘ方向へ往復滑り移動、すなわち往
復スライド移動する。つまり、可動ベース２４及びそれ
を駆動するＸ軸用モータ２９等を含む構造は、インゴッ
トＳをχ軸線に対して平行に移動させる手段を構成す
る。

【００５９】また、図１において、可動ベース２４には
φ軸用モータ３１が設けられる。このφ軸用モータ３１
は、その回転角度が微小角度で制御可能なモータ、例え
ばステッピングモータによって構成され、このφ軸用モ
ータ３１が作動すると、支持部材２６上に支持された単
結晶インゴットＳが中心軸線Ｘ０を中心として面内回
転、いわゆるφ回転する。

【００６０】図１において、フレーム２２の下方位置に
Ｚ軸用モータ３２が設けられ、このＺ軸用モータ３２の
出力軸に減速機３３が接続され、さらにその減速機３３
にネジ軸３４が接続される。ネジ軸３４は上下方向へ延
びており、フレーム２２に固定されたネジ３６がそのネ
ジ軸３４にネジ嵌合している。ネジ軸３４及びそれに嵌
合するネジ３６は、減速機３３の出力である回転運動を
フレーム２２の上下方向への直線運動に変換する動力変
換手段として機能する。

【００６１】つまり、ネジ軸３４及びそれに嵌合するネ
ジ３６等を含む上記の構造は、インゴットＳを測定点、
すなわちＸ線照射点Ｐに近付き又は遠ざかる方向へ移動
させるための手段を構成する。

【００６２】図９は、本発明に係る方位測定装置で用い
ることのできる制御系のブロック図を示している。ここ
に示す制御系は、主制御部５１とコントローラ５２とを
有する。主制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing
Unit）５３と、ＲＯＭ５４と、ＲＡＭ５６と、情報記
憶媒体５７と、通信ボード５８とを有する。通信ボード
５８にはホストコンピュータ５９が接続される。

【００６３】一方、コントローラ５２は、ＣＰＵ６１
と、ＲＯＭ６２と、ＲＡＭ６３と、通信ボード６４とを
有する。主制御部５１とコントローラ５２とは、それぞ
れに内蔵された通信ボード５８及び６４を介して互いに
データ転送可能に接続されている。

【００６４】主制御部５１のバス６６には、映像表示手
段としてのディスプレイ６７が接続され、さらに入力装
置としてのタッチパネル６８が接続される。このタッチ
パネル６８は操作者が操作し易い場所、例えば、ディス
プレイ６７の画面の前に配置される。バス６６には、さ
らに、印字手段としてのプリンタ６９が接続される。ま
た、図１に示したＸ線源Ｆを内蔵したＸ線管８がＸ線発
生部としてバス６６に接続され、さらに、測定位置検出
センサ３９及びオリフラ位置検出センサ４１がバス６６
に接続される。

【００６５】他方、コントローラ５２のバス７１には、
３軸モータ制御回路７２が接続され、その回路７２に、
図１に示したθsモータ１１、θdモータ１２及びχ軸用
モータ２０が接続される。また、図９のバス７１には、
３軸モータ制御回路７３が接続され、その回路７３に、
図１に示したφ軸用モータ３１、Ｘ軸用モータ２９及び
Ｚ軸用モータ３２が接続される。

【００６６】また、バス７１には、データ収集回路７４
が接続され、図１に示したＸ線検出器９の出力端子がこ
のデータ収集回路７４に接続される。Ｘ線検出器９は、
そのＸ線取込み口にＸ線が入ったときにその出力端子に
信号を出力する。そして、データ収集回路７４はＸ線検
出器９の出力信号を受け取って、その信号に基づいてＸ
線強度を計算によって求め、その計算結果をＣＰＵ６１
で処理できる信号に変換して出力する。

【００６７】バス７１には、さらに、シャッタ制御回路
７６が接続され、そのシャッタ制御回路７６にシャッタ
制御駆動部７７が接続される。シャッタ制御駆動部７７
は、例えば電磁ソレノイドやモータ等といったアクチュ
エータを用いて構成され、その駆動部７７に図１のＸ線
シャッタ１３が機械的に接続される。

【００６８】以下、上記構成より成る単結晶体の方位測
定装置に関してその動作を説明する。なお、本実施形態
の方位測定装置は、図１４（ａ）における単結晶インゴ
ットＳのカット面Ｓ０に対する測定、単結晶インゴット
Ｓの側面Ｓ１に対する測定、さらに単結晶インゴットＳ
にオリフラ面１０５が形成されている場合にはそのオリ
フラ面１０５に対する測定等といった各種の測定が行わ
れる。以下の説明では、それらの各種の測定を個別に説
明する。

【００６９】なお、オリフラ面１０５は、結晶格子面の
方位を外部から視覚によって確認できるようにするため
のマークとして機能するものであるが、このようなマー
クとしては、オリフラ面１０５以外に、単結晶インゴッ
トＳの側面Ｓ１に軸線Ｘ０と平行に形成される溝である
オリエンテーションノッチ（以下、単にノッチという）
もある。本明細書でオリフラ面に関する説明はノッチに
関しても全く同様に通用する。

【００７０】（カット面に対する結晶面の方位測定）以
下、カット面に対する方位測定について説明する。この
測定は、Ｘ線をカット面に照射したときに発生する回折
Ｘ線に基づいて行われる測定であり、多くの場合は、カ
ット面が結晶面に対して角度的にどの程度ずれているか
を検査するために行われる。

【００７１】まず、図１０のステップＳ１において、試
料の取り付けを行う。具体的には、図１４（ａ）に示す
ように、チャック２８の締め付けによって単結晶インゴ
ットＳを支持部材２６に固着する。これにより、測定の
基準となる単結晶インゴットＳの基準面はインゴットＳ
の側面Ｓ１に設定される。次に、ステップＳ２におい
て、試料名、測定結晶面指数の選択、試料Ｎｏ、測定者
名等といった測定条件を操作入力装置であるタッチパネ
ル６８を用いて入力する。本実施形態では、試料名とそ
の試料の回折角度との関係が予めデータテーブル内に格
納されており、従って、試料名等の入力により測定対象
となる回折角度が装置に自動的に認識される。

【００７２】次に、図１においてχ軸用モータ２０を作
動して揺動ブラケット１８を図１及び図２に示す第１位
置にセットする（ステップＳ３）。次に、図１のθsモ
ータ１１及びθdモータ１２を作動してθs回転台４及び
θd回転台６を回転させて、Ｘ線源とＸ線検出器９との
成す角度が試料に固有の回折角度θとなるように、角度
θs及び角度θdを調節する（ステップＳ４）。

【００７３】次に、図２において、Ｘ軸用モータ２９を
作動して可動ベース２４をＸ方向へスライド移動させて
インゴットＳを測定点Ｐの下方位置へ運んでそこに停止
させる（ステップＳ５）。さらに、Ｚ軸用モータ３２を
作動してフレーム２２を上昇させてインゴットＳの上端
面、すなわちカット面を測定点Ｐへ運ぶ。インゴットＳ
のカット面が測定点Ｐに達すると、図１において測定位
置検出センサ３９がそれを検知し、ＣＰＵ５３（図９参
照）はＺ軸用モータ３２を停止させる。これにより、図
３及び図４に示すように、インゴットＳのカット面が測
定点Ｐにセットされる（ステップＳ６）。

【００７４】次に、図２３に示すように回折Ｘ線のピー
クＰ０を求めるためのプロファイルＧはある程度の幅Ｗ
を持っているので、その回折Ｘ線のピークが得られるよ
うにするために、θs回転台４及びθd回転台６を偏差角
度αよりも少し大きい角度だけ回転させる。但し、Ｘ線
源ＦとＸ線検出器９との成す角度は回折角度θを維持さ
せる。（ステップＳ７）。次に、図３においてＸ線シャ
ッタ１３を開き（ステップＳ８）、さらに、インゴット
Ｓの中心軸線Ｘ０を中心とした面内角度φを、オリフラ
面１０５（図１４（ａ）参照）を基準として図２１
（ａ）に示すφ＝０°位置にセットする（ステップＳ
９）。

【００７５】次に、図３のθsモータ１１及びθdモータ
１２を作動して、角度θs及び角度θdを、例えば５°／
min程度の回転速度で連続的又は間欠的に変化させなが
ら（ステップＳ１０）、Ｘ線検出器９によって回折Ｘ線
を受光して、さらにデータ収集回路７４（図９参照）で
カウントする（ステップＳ１１）。

【００７６】ＣＰＵ５３（図９参照）は、データ収集回
路７４によってカウントされたデータをディスプレイ６
７にグラフとして表示する（ステップＳ１２）と共に、
そのグラフ上の頂点、すなわちピークトップを演算によ
って求め、さらにφ＝０°の位置における入射Ｘ線角度
ω０を求める（ステップＳ１３）。そして、適宜のタイ
ミング、例えばピークが判明した時点、で角度θs及び
角度θsの移動を停止すると共にＸ線シャッタを閉じ
（ステップＳ１４）、さらに、上記のω０をＲＡＭ５６
に記憶、すなわち保存する（ステップＳ１５）。

【００７７】その後、図３においてφ軸用モータ３１を
作動してインゴットＳを中心軸線Ｘ０を中心として回転
させて図２１（ｂ）に示すφ＝９０°の位置にセットす
る（ステップＳ１６）。そして、ステップＳ７からステ
ップＳ１５を繰り返して実行して、φ＝９０°の位置に
おける入射Ｘ線角度ω９０を求め、それをＲＡＭ５６に
記憶、すなわち保存する（ステップＳ１７）。

【００７８】さらに、図２１（ｃ）に示すφ＝１８０°
の位置及び図２１（ｄ）に示すφ＝２７０°の位置に関
して同様の処理を行って、ω１８０及びω２７０を求
め、それらをＲＡＭ５６に保存する（ステップＳ１８〜
ステップＳ２１）。次に、図３のＸ線シャッタ１３が閉
じられた後、データω０、ω９０、ω１８０、ω２７０
に基づいて、カット面に対する０°から１８０°方向に
関する結晶方位の傾きδ１を δ１＝（ω０−ω１８０）／２ によって求める。また、カット面に対する９０°から２
７０°方向に関する結晶方位の傾きδ２を、 δ２＝（ω９０−ω２７０）／２ によって求める（ステップＳ２２）。

【００７９】なお、これらのδ１及びδ２の値は、図１
４（ａ）においてインゴットＳの側面Ｓ１がチャック２
８によって支持されている関係上、この側面Ｓ１を基準
面とした場合の値である。

【００８０】その後、求められた演算結果を図９のプリ
ンタ６９や、ディスプレイ６７に表示し、さらにネット
ワークを介してホストコンピュータ５９へ伝送する（ス
テップＳ２３）。そして、全ての作業が終了した後、図
３においてインゴットＳの中心軸線Ｘ０に関する面内角
度φを初期位置へ戻し、インゴットＳのＺ軸方向の位置
を図３の測定位置から図１の初期位置へ戻し、さらにイ
ンゴットＳのＸ軸方向の位置を図２に示す初期位置へ戻
す（ステップＳ２４）。

【００８１】以上により、図１４（ａ）に示すインゴッ
トＳの支持面である側面Ｓ１を基準とした場合の、イン
ゴットＳのカット面Ｓ０に対する格子面方位を測定する
ことができた。

【００８２】（オリフラ面に対する結晶面の方位測定
Ｉ：オリフラガイド有り）次に、図１４（ａ）のオリフ
ラ面１０５をガイドした状態で、オリフラ面１０５に対
して結晶面が角度的にどの程度ずれているかを知るため
の測定を行う場合について説明する。

【００８３】まず、図１１のステップＳ１において、試
料の取り付けを行う。具体的には、図１４（ａ）におい
てインゴットＳをチャック２８によって支持部材２６へ
固定する際に、支持部材２６の上の適所に設けたガイド
部材（図示せず）をオリフラ面１０５に当てることによ
り、オリフラ面１０５を一定の位置に位置決めする。こ
れにより、インゴットＳの基準面はそのインゴットＳの
側面Ｓ１に設定される。

【００８４】なお、ガイド部材の角度位置は装置の絶対
０°基準位置に合っていることが理想である。ところ
が、実際には、装置の絶対０°基準位置とガイド部材が
設けられた位置とは装置ごとにバラツキがある。このバ
ラツキを補正するため、装置の絶対０°基準位置とガイ
ド部材の位置との誤差を求めておくことが望ましい。

【００８５】この誤差を求めるためには、例えば図２２
に示すように、円筒状のダミーインゴット２０１の側面
に結晶２０２を貼り付けて形成されたセッティング治具
２０３を用意する。まず、セッティング治具２０３の一
方の端面ｂを下向きに置いてオリフラ測定した場合の測
定値をδbとし、他方の端面ａを下向きに置いてオリフ
ラ測定した場合の測定値をδaとすると、ガイド部材２
０４と装置の絶対０°基準位置との間の誤差δは、 δ＝（δb −δa ）／２ で示される。この誤差δを補正値としてコンピュータの
所定記憶場所に記憶しておき、測定で得られた値をその
補正値で補正すれば、客観的に正しい測定値を算出する
ことができる。

【００８６】次に、ステップＳ２において、試料名、測
定結晶面指数の選択、試料Ｎｏ、測定者名等といった測
定条件を操作入力装置であるタッチパネル６８（図９参
照）を用いて入力する。次に、図５においてχ軸用モー
タ２０を作動して揺動ブラケット１８を図６に矢印Ｃで
示す方向へ回転移動させて、その揺動ブラケット１８を
図５及び図６に示す第２位置にセットする（ステップＳ
３）。

【００８７】次に、図５のθsモータ１１及びθdモータ
１２を作動してθs回転台４及びθd回転台６を回転させ
て、Ｘ線源とＸ線検出器９との成す角度が試料に固有の
回折角度θとなるように、角度θs及び角度θd（図１参
照）を調節する（ステップＳ４）。次に、図６におい
て、Ｘ軸用モータ２９を作動して可動ベース２４をＸ方
向へスライド移動させてインゴットＳの側面Ｓ１が測定
点Ｐの下方位置となるように、インゴットＳを測定点Ｐ
の下方へ運んでそこに停止させる（ステップＳ５）。

【００８８】さらに、Ｚ軸用モータ３２を作動してフレ
ーム２２を上昇させて、図７及び図８に示すように、イ
ンゴットＳの側面Ｓ１の所定位置を測定点Ｐへ運ぶ。こ
の際には、例えば、インゴットＳの端面が測定位置検出
センサ３９によって検出された位置でインゴットＳの上
昇を一旦停止し、次に、適宜の高さ、例えば５ｍｍ〜１
０ｍｍ程度、さらに上昇させる（ステップＳ６）。

【００８９】次に、図７においてＸ線シャッタ１３を開
き（ステップＳ７）、さらに、図７のφ軸用モータ３１
を作動して、例えば５°／min程度の回転速度でインゴ
ットＳを図７において中心軸線Ｘ０を中心として連続的
又は間欠的にφ回転させながら（ステップＳ８）、図７
のＸ線検出器によって回折Ｘ線を受光して、さらに図９
のデータ収集回路７４でカウントする（ステップＳ
９）。

【００９０】図９のＣＰＵ５３は、データ収集回路７４
によるカウントデータをディスプレイ６７にグラフとし
て表示する（ステップＳ１０）と共に、そのグラフ上の
頂点、すなわちピークトップを演算によって求め、その
ピークトップに対応するφ角度をＲＡＭ５６に保存する
（ステップＳ１１）。そして、インゴットＳの中心軸線
Ｘ０の周りの回転を停止し（ステップＳ１２）、さらに
Ｘ線シャッタ１３を閉じる（ステップＳ１３）。

【００９１】その後、求められた演算結果を図９のプリ
ンタ６９や、ディスプレイ６７に表示し、さらにネット
ワークを介してホストコンピュータ５９へ伝送する（ス
テップＳ１７）。そして、全ての作業が終了した後、図
７においてインゴットＳの中心軸線Ｘ０に関する面内角
度φを初期位置へ戻し、インゴットＳのＺ軸方向の位置
を図７の測定位置から図５の初期位置へ戻し、さらにイ
ンゴットＳのＸ軸方向の位置を図６に示す初期位置へ戻
す（ステップＳ１８）。

【００９２】以上により、図１４（ａ）に示すインゴッ
トＳの支持面である側面Ｓ１を基準とした場合の、イン
ゴットＳの外周面Ｓ１に対する格子面方位を測定するこ
とができた。また、本実施形態では、図１４（ａ）で説
明したように、オリフラ面１０５をガイド部材に突き当
てた状態で測定を行ったので、格子面に対するオリフラ
面１０５の角度を容易に知ることができる。

【００９３】また、オリフラ面１０５を位置決めするた
めのガイド部材については、それを設けてある場所の角
度位置は予め分かっているので、このガイド部材にオリ
フラ面１０５を突き当てた後、そのオリフラ面１０５を
測定点Ｐへ運ぶことは容易に行うことができる。このよ
うにオリフラ面１０５を測定点Ｐに置いた状態で測定を
行えば、オリフラ面１０５に対する結晶面方位を直接に
測定することができる。

【００９４】なお、装置の絶対０°基準位置とガイド部
材の位置との間の誤差を求めてある場合には、その誤差
を補正値として記憶しておき、得られた方位測定の結果
をその補正値によって補正することもできる。

【００９５】また、上記のオリフラ面に対する測定と、
図１０に関連して説明したカット面測定、すなわちＸ線
をカット面に照射して行う方位測定とを連続して行う場
合には、図１１のステップＳ１５でＹＥＳと判断されて
ステップＳ１５へ進み、インゴットＳの角度基準位置を
演算によって求めたピークトップ位置へ移動する。そし
て、インゴットＳのＺ軸方向の位置及びＸ軸方向の位置
を、一旦、初期位置へ退避させた後、図１０に示したカ
ット面に対する方位測定の処理へと移行する（ステップ
Ｓ１６）。

【００９６】さらに、本方位測定装置のユーザによって
は、予め基準となる試料を持っていて、測定対象である
試料がその基準試料に比べてどの程度、角度ズレをして
いるかを知りたい場合がある。この場合、基準試料に関
しては必ずしも客観的に正確な偏差角度が分かっていな
いときが多い。例えば、ユーザとしては、基準試料にお
けるカット面と結晶面との間の偏差角度δが１°の表記
偏差角度であると認識していても、本来の偏差角度δは
１°からずれている場合がある。つまり、基準試料の表
記偏差角度は実際の偏差角度との間にずれが生じている
場合がある。

【００９７】このような場合には、基準試料に関する偏
差角度δのずれ量を予め測定して補正値としてメモリ等
に記憶しておき、測定によって得られた角度値をその補
正値によって補正するように設定しておくこともでき
る。これにより、基準試料に対する相対的な測定を行う
ことができる。

【００９８】（オリフラ面に対する結晶面の方位測定Ｉ
Ｉ：オリフラガイド無し）次に、図１４（ａ）のオリフ
ラ面１０５をガイドせず、オリフラ面検知センサによっ
てオリフラ面１０を検知した上で、オリフラ面１０５に
対して結晶面が角度的にどの程度ずれているかを知るた
めの測定を行う場合について説明する。

【００９９】まず、図１２のステップＳ１において、試
料の取り付けを行う。具体的には、図１４（ａ）におい
て、インゴットＳをチャック２８によって締め付けて支
持部材２６に固着する。これにより、測定の基準となる
インゴットＳの基準面はインゴットＳの側面Ｓ１に設定
される。なお、この測定においては、オリフラ面１０５
はガイド部材に突き当てられることなく、よって、オリ
フラ面１０５の軸線Ｘ０の周りの角度位置は制限を受け
ないように設定される。

【０１００】次に、ステップＳ２において、試料名、測
定結晶面指数の選択、試料Ｎｏ、測定者名等といった測
定条件を操作入力装置であるタッチパネル６８（図９参
照）を用いて入力する。次に、図５においてχ軸用モー
タ２０を作動して揺動ブラケット１８を図６に矢印Ｃで
示す方向へ回転移動させて、その揺動ブラケット１８を
図５及び図６に示す第２位置にセットする（ステップＳ
３）。

【０１０１】次に、図５のθsモータ１１及びθdモータ
１２を作動してθs回転台４及びθd回転台６を回転させ
て、Ｘ線源とＸ線検出器９との成す角度が試料に固有の
回折角度θとなるように、角度θs及び角度θd（図１参
照）を調節する（ステップＳ４）。次に、図６におい
て、Ｘ軸用モータ２９を作動して可動ベース２４をＸ方
向へスライド移動させてインゴットＳの側面Ｓ１が測定
点Ｐの下方位置となるように、インゴットＳを測定点Ｐ
の下方へ運んでそこに停止させる（ステップＳ５）。

【０１０２】さらに、Ｚ軸用モータ３２を作動してフレ
ーム２２を上昇させて、図７及び図８に示すように、イ
ンゴットＳの側面Ｓ１の所定位置を測定点Ｐへ運ぶ。こ
の際には、例えば、インゴットＳの端面が測定位置検出
センサ３９によって検出された位置でインゴットＳの上
昇を一旦停止し、次に、適宜の高さ、例えば５ｍｍ〜１
０ｍｍ程度、さらに上昇させる（ステップＳ６）。

【０１０３】次に、図８においてオリフラ位置検出セン
サ４１を作動して、インゴットＳの外周側面にレーザ光
を照射し、さらにその反射光を受光することによって距
離を測定する（ステップＳ７）と共に、インゴットＳを
中心軸線Ｘ０を中心として、例えば５°／min程度の回
転速度で連続的又は間欠的に回転、いわゆるφ回転させ
る（ステップＳ８）。

【０１０４】このとき、インゴットＳの外周側面に関す
るデータはＲＡＭ５６に保存され（ステップＳ９）、さ
らに、ＣＰＵ５３は伝送された上記の距離データをグラ
フ化し、このグラフ化されたデータに基づいてオリフラ
面の角度位置を演算し、さらにその角度位置をＲＡＭ５
６に保存する（ステップＳ１０）。

【０１０５】次に、ステップＳ１１においてＸ線シャッ
タ１３を開き、さらに、図７のφ軸用モータ３１を作動
して、例えば５°／min程度の回転速度でインゴットＳ
を軸線Ｘ０を中心として連続的又は間欠的に変化させな
がら（ステップＳ１２）、図７のＸ線検出器９によって
回折Ｘ線を受光して、さらにデータ収集回路７４（図９
参照）でカウントする（ステップＳ１３）。

【０１０６】ＣＰＵ５３は、データ収集回路７４によっ
て求められたカウントデータをディスプレイ６７にグラ
フとして表示する（ステップＳ１４）と共に、そのグラ
フ上の頂点、すなわちピークトップを演算によって求
め、そのピークトップに対応するφ角度をＲＡＭ５６に
保存する（ステップＳ１５）。そして、インゴットＳの
軸線Ｘ０の周りのφ回転を停止し（ステップＳ１６）、
さらにＸ線シャッタ１３を閉じる（ステップＳ１７）。

【０１０７】次に、ＲＡＭ５６に保存されたオリフラ面
の角度位置とＸ線のピークトップ位置とを差し引き演算
して、Ｘ線のピークトップ位置の絶対的な角度位置を求
めて、これをＲＡＭ５６に保存する（ステップＳ１
８）。これにより、オリフラ面１０５に対する結晶面の
方位が測定される。

【０１０８】その後、求められた演算結果を図９のプリ
ンタ６９や、ディスプレイ６７に表示し、さらにネット
ワークを介してホストコンピュータ５９へ伝達する（ス
テップＳ１９）。そして、全ての作業が終了した後、図
７においてインゴットＳの軸線Ｘ０に関する面内角度φ
を初期位置へ戻し、インゴットＳのＺ軸方向の位置を図
７の測定位置から図５の初期位置へ戻し、さらにインゴ
ットＳのＸ軸方向の位置を図６に示す初期位置へ戻す
（ステップＳ２０）。

【０１０９】（外周面に対する結晶面の方位測定）次
に、図１４（ａ）に示すオリフラ面１０５やノッチ等と
いったマークが付けられていないインゴットに対して、
オリフラ面１０５等を付けるべき位置を見つけるために
結晶面を探す測定を行う場合について説明する。

【０１１０】まず、図１３のステップＳ１において、試
料の取り付けを行う。具体的には、図１４（ａ）におい
て、インゴットＳをチャック２８によって締め付けて支
持部材２６に固着する。これにより、測定の基準となる
インゴットＳの基準面はインゴットＳの側面Ｓ１に設定
される。なお、この測定においては、インゴットＳの側
面Ｓ１にはオリフラ面１０５は付けられていない。

【０１１１】これ以降、ステップＳ２からステップＳ１
８へ至る一連の処理が実行されるが、この一連の処理は
図１１に示した処理、すなわちオリフラ面をガイドしな
がらそのオリフラ面に対する方位測定を行う場合と同じ
であるので、この処理についての説明は省略する。

【０１１２】今説明している測定によれば、ステップＳ
１１における演算によってピークトップが求められるこ
とにより、結晶面の方位が求められる。従って、その求
められた結晶面の方位を基準にしてオリフラ面１０５を
形成することができる。

【０１１３】また、オリフラ面１０５を形成することな
く、ステップＳ１４で“ＹＥＳ”、ステップＳ１６、そ
してステップＳ１７の処理を行うことにより、オリフラ
面１０５を形成することなく、ステップＳ１２で求めら
れた結晶面方位に対するカット面Ｓ０の角度ずれの程度
を測定することができる。

【０１１４】（インゴットの支持の仕方）さて、以上に
説明した実施形態では、図１４（ａ）に示したように、
単結晶インゴットＳをチャック２８によって支持部材２
６に固着して支持し、これにより、インゴットＳの側面
Ｓ１を基準面とした。しかしながら、インゴットＳの支
持方法はこれ以外にも種々考えられ、それに応じて基準
面も種々に設定される。

【０１１５】例えば、図１４（ｂ）に示すように、イン
ゴットＳの端面Ｓ３を矢印Ｄに示すように接着剤によっ
て介在部材４９に直接に接着し、この介在部材４９を金
具やネジによって支持部材２６に固定することができ
る。この場合には、介在部材４９に接着された端面Ｓ３
が基準面となる。

【０１１６】次に、図１５（ｃ）に示すように、インゴ
ットＳにその軸線方向に沿って固定具４８を接着等によ
って固着し、一方、支持部材２６に固定具４８をがたつ
き無く支持するガイド部材４７を設けることができる。
固定具４８をガイド部材４７へ挿入することにより、イ
ンゴットＳをがたつき無く支持部材２６に固着すること
ができる。

【０１１７】この場合は、インゴットＳと一体な固定具
４８、換言すれば固定具４８が固着されたインゴットＳ
の軸線方向部分が基準面となる。また、インゴットＳに
切断等といった加工を加えるための加工機にガイド部材
４７と同じ形状のガイド部材を設けておくことにより、
インゴットＳに関する結晶方位の測定結果を加工機にお
ける加工の際の寸法設定にそのまま適用できる。

【０１１８】次に、図１５（ｄ）に示すように、インゴ
ットＳの端面Ｓ３に固定具４８を接着等によって固着
し、一方、支持部材２６に固定具４８をがたつき無く支
持するガイド部材４７を設けることができる。固定具４
８をガイド部材４７へ挿入することにより、インゴット
をがたつき無く支持部材２６に固着することができる。

【０１１９】この場合は、インゴットＳと一体な固定具
４８、換言すれば固定具４８が固着されたインゴットＳ
の端面部分が基準面となる。またこの場合は、インゴッ
トＳに切断等といった加工を加えるための加工機にガイ
ド部材４７と同じ形状のガイド部材を設けておくことに
より、インゴットＳに関する結晶方位の測定結果を加工
機における加工の際の寸法設定にそのまま適用できる。

【０１２０】次に、図１６（ｅ）に示すように、支持部
材２６の支持面に複数又は１つの穴４６を設け、これら
の穴４６にエアー吸引装置４４をつなげることができ
る。エアー吸引装置４４は、例えばエアーポンプによっ
て構成される。穴４６を通してエアー吸引装置４４によ
ってエアーを吸引すれば、支持部材２６の支持面に測定
対象である単結晶インゴットＳ又は単結晶ウエハＵを吸
着によって支持できる。

【０１２１】この構造では、柱状のインゴットＳより
も、むしろ円盤状の単結晶体、例えば単結晶ウエハＵを
測定対象とする場合に適している。この構造の場合は、
支持部材２６による吸着面が基準面になる。

【０１２２】次に、図１６（ｆ）に示すように、インゴ
ットＳを可動アタッチメント８６を介して支持部材２６
に装着することもできる。この可動アタッチメント８６
は、インゴットＳの端面Ｓ０を通るω軸線に対して直角
なＹ軸線と平行なＹ’方向へ平行移動可能な第１スライ
ダ８７と、その第１スライダ８７上に載っていてＹ軸線
を中心として矢印Ｅ−Ｅ’で示すように旋回移動可能な
第２スライダ８８とを有する。

【０１２３】この構造の支持機構によれば、本発明に係
る方位測定装置を用いてインゴットＳに関して方位測定
を行った後、そのインゴットＳを可動アタッチメント８
６ごと支持部材２６から取り外し、さらに切断装置等と
いった加工機へ可動アタッチメント８６ごと取り付けて
インゴットＳへ加工を加える。これにより、加工機に取
り付けたインゴットＳに対して第１スライダ８７及び第
２スライダ８８によって規定される２方向のうちの少な
くとも一方を希望に応じて希望の距離だけ移動させるこ
とにより、インゴットＳの姿勢を加工機に対して適切な
状態に設定できる。

【０１２４】次に、図１７（ａ）に示すように、インゴ
ットＳの外周側面Ｓ１を支持の基準とする場合、インゴ
ットＳのうち支持部材２６に設置される側の端面が傾い
ているとすると、インゴットＳの端面のエッジ部が支持
部材２６に接触して欠けるおそれがある。これを解消す
るため、図１７（ｂ）に示すように、支持部材２６の表
面に突出部材８５を設けることができる。

【０１２５】この構造によれば、インゴットＳはその端
面が突出部材８５に載ることにより支持部材２６から浮
いた状態になり、この状態でインゴットＳの外周側面Ｓ
１が支持される。これにより、インゴットＳの端面に負
担をかけることなく、無理なく外周側面Ｓ１を基準にす
ることができる。

【０１２６】（その他の実施形態）以上、好ましい実施
形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形
態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明
の範囲内で種々に改変できる。

【０１２７】例えば、図１等では測定対象である単結晶
体としてＳｉ等といった単結晶インゴットＳを考えた
が、測定対象はこれに限定されるものでなく、例えば、
半導体の製造に供出される半導体ウエハを測定対象とす
ることもできる。

【０１２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
χ移動手段の働きにより、Ｘ線源及びＸ線検出手段を有
するＸ線光学系を測定対象である単結晶体に対して、互
いに略直角な２面間で移動させることができるので、カ
ット面測定のように単結晶体の端面にＸ線を照射して行
う方位測定と、オリフラ面の方位測定のように単結晶体
の外周面にＸ線を照射して行う方位測定とを、共通の測
定装置によって、しかも測定物の着け変えを行う必要な
く、実行できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る単結晶体の方位測定装置の一実施
形態によってカット面測定を行うときの初期状態を示す
正面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に従った側面断面図であ
る。

【図３】図１の実施形態によってカット面測定を行うと
きの測定時の状態を示す正面図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に従った側面断面図であ
る。

【図５】図１の実施形態によってオリフラ面測定を行う
ときの初期状態を示す正面図である。

【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に従った側面断面図であ
る。

【図７】図１の実施形態によってオリフラ面測定を行う
ときの測定時の状態を示す正面図である。

【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に従った側面断面
図である。

【図９】本発明に係る単結晶体の方位測定装置の制御系
の一実施形態を示すブロック図である。

【図１０】図９に示す制御系によって実行される測定の
１つであるカット面測定の流れを示すフローチャートで
ある。

【図１１】図９に示す制御系によって実行される測定の
他の１つであるオリフラ面測定の流れを示すフローチャ
ートである。

【図１２】図９に示す制御系によって実行される測定の
さらに他の１つであるオリフラ面測定の流れを示すフロ
ーチャートである。

【図１３】図９に示す制御系によって実行される測定の
さらに他の１つである外周面に対する測定の流れを示す
フローチャートである。

【図１４】測定対象である単結晶体の支持方法の一例を
示す斜視図である。

【図１５】測定対象である単結晶体の支持方法の他の一
例を示す斜視図である。

【図１６】測定対象である単結晶体の支持方法のさらに
他の一例を示す斜視図である。

【図１７】測定対象である単結晶体の支持方法のさらに
他の一例を示す斜視図である。

【図１８】測定対象である単結晶体の一実施形態を示す
斜視図である。

【図１９】単結晶インゴットに対して施される一般的な
処理の流れを示すフローチャートである。

【図２０】（ａ）は外周面基準で行われる測定を示す斜
視図であり、（ｂ）はオリフラ面基準で行われる測定を
示す斜視図である。

【図２１】カット面にＸ線を照射して行われる測定の一
般的な処理方法を示す斜視図である。

【図２２】セッティング用治具の一例を示す斜視図であ
る。

【図２３】測定対象であるＸ線プロファイルの一例を示
すグラフである。

【符号の説明】

１ 方位測定装置 ２ Ｘ線測定装置 ３ 試料支持装置 ４ θs回転台 ６ θd回転台 ８ Ｘ線管 ９ Ｘ線検出器 １１ θsモータ １２ θdモータ １３ Ｘ線シャッタ １４ ゴニオメータ基台 １８ 揺動ブラケット ２０ χ軸用モータ ２３ 固定ベース ２４ 可動ベース ２６ 支持部材 ２９ Ｘ軸用モータ ３１ φ軸用モータ ３２ Ｚ軸用モータ ３４ ネジ軸 ３６ ネジ ３９ 測定位置検出センサ ４１ オリフラ位置検出センサ ４６ 穴 ４７ ガイド部材 ４８ 固定具 ８５ 突出部材 ８６ 可動アタッチメント Ｌ 格子面 Ｐ 測定点 Ｒ０，Ｒ１ Ｘ線 Ｓ 単結晶インゴット（単結晶体） Ｓ０，Ｓ３ カット面 Ｓ１ 側面 Ｘ０ インゴットの軸線

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ω軸線を中心として回転可能であり単結
   晶体に照射するＸ線を発生するＸ線源と、 前記ω軸線を中心として回転可能なＸ線検出手段と、 前記Ｘ線源、前記Ｘ線検出手段及び前記ω軸線を、該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移動手段とを有し、 前記χ移動手段は、前記ω軸線が前記単結晶体の軸線に
   対して略直角になる位置と前記ω軸線が前記単結晶体の
   軸線に対して略平行になる位置との間で、前記Ｘ線源、
   前記Ｘ線検出手段及び前記ω軸線を一体に回転させるこ
   とを特徴とする単結晶体の方位測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記単結晶体を前記
   χ軸線に対して平行移動させる手段を有することを特徴
   とする単結晶体の方位測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２において、前記単
   結晶体を前記Ｘ線源によるＸ線の照射点に近付き又は遠
   ざかる方向へ移動させる手段を有することを特徴とする
   単結晶体の方位測定装置。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３の少なくともいず
   れか１つにおいて、前記単結晶体を面内回転させるφ回
   転手段を有することを特徴とする単結晶体の方位測定装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４の少なくともいず
   れか１つにおいて、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出手段とを
   前記ω軸線を中心として一体に回転させるω回転手段を
   有することを特徴とする単結晶体の方位測定装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記ω回転手段は、 前記Ｘ線源を前記ω軸線を中心として回転させるＸ線源
   回転手段と、 前記Ｘ線検出手段を前記ω軸線を中心として回転させる
   検出器回転手段と、 前記ω軸線を中心とする前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出手段
   との間の角度を一定に維持しながら前記Ｘ線源回転手段
   及び前記検出器回転手段の動作を制御する制御手段とを
   有することを特徴とする単結晶体の方位測定装置。
7. 【請求項７】 請求項１から請求項６の少なくともいず
   れか１つにおいて、前記単結晶体が測定位置に置かれた
   ことを検知する検知手段を有することを特徴とする単結
   晶体の方位測定装置。
8. 【請求項８】 請求項１から請求項７の少なくともいず
   れか１つにおいて、前記単結晶体の側面に設けられたマ
   ークを検出する手段を有することを特徴とする単結晶体
   の方位測定装置。
9. 【請求項９】 請求項１において、 前記単結晶体を前記χ軸線に対して平行に移動させる第
   １移動手段と、 前記単結晶体を前記Ｘ線源によるＸ線の照射点に近付き
   又は遠ざかる方向へ移動させる第２移動手段と、 前記単結晶体を面内回転させるφ回転手段とを有し、 前記Ｘ線源、前記Ｘ線検出手段及び前記χ移動手段によ
   って構成されるユニットは、前記第１移動手段、前記第
   ２移動手段及び前記φ回転手段によって構成されるユニ
   ットの上方に配置されることを特徴とする単結晶体の方
   位測定装置。
10. 【請求項１０】 請求項１から請求項９の少なくともい
    ずれか１つにおいて、前記単結晶体を支持する支持部材
    を有し、前記単結晶体は前記支持部材に固着されること
    を特徴とする単結晶体の方位測定装置。
11. 【請求項１１】 請求項１から請求項９の少なくともい
    ずれか１つにおいて、 前記単結晶体に固着される可動アタッチメントと、 該可動アタッチメントを着脱可能に支持する支持部材と
    を有し、 前記可動アタッチメントは固着した単結晶体を異なる２
    方向へ移動できることを特徴とする単結晶体の方位測定
    装置。
12. 【請求項１２】 請求項１から請求項９の少なくともい
    ずれか１つにおいて、前記単結晶体を支持する支持部材
    を有し、該支持部材は前記単結晶体の側面を支持するこ
    とを特徴とする単結晶体の方位測定装置。
13. 【請求項１３】 請求項１から請求項９の少なくともい
    ずれか１つにおいて、前記単結晶体に取り付けられる固
    定具と、該固定具を支持することにより前記単結晶体を
    支持する支持部材とを有することを特徴とする単結晶体
    の方位測定装置。
14. 【請求項１４】 請求項１から請求項９の少なくともい
    ずれか１つにおいて、前記単結晶体を支持する支持部材
    を有し、該支持部材は空気吸引によって前記単結晶体を
    支持することを特徴とする単結晶体の方位測定装置。
15. 【請求項１５】 請求項１において、 前記Ｘ線検出手段の出力信号に基づいて前記単結晶体の
    結晶方位を演算する制御手段を有し、 該制御手段は、前記χ移動手段の作用により前記ω軸線
    が前記単結晶体の軸線に対して直角になる位置に置かれ
    たときに、前記単結晶体の端面にＸ線を照射して行う測
    定を行い、 前記制御手段は、前記χ移動手段の作用により前記ω軸
    線が前記単結晶体の軸線に対して平行になる位置に置か
    れたときに、前記単結晶体の側面にＸ線を照射して行う
    測定を行うことを特徴とする単結晶体の方位測定装置。
16. 【請求項１６】 請求項１５において、前記制御手段
    は、単結晶体の端面にＸ線を照射して行う前記測定と、
    前記単結晶体の側面にＸ線を照射して行う前記測定とを
    連続して行うことを特徴とする単結晶体の方位測定装
    置。
17. 【請求項１７】 請求項１２において、前記支持部材に
    おける前記単結晶体の支持面に突出部材を設けたことを
    特徴とする単結晶体の方位測定装置。
18. 【請求項１８】 請求項１において、前記単結晶体の試
    料名と該単結晶体の回折角度との関係を記憶したデータ
    テーブルを有することを特徴とする単結晶体の方位測定
    装置。
19. 【請求項１９】 ω軸線を中心として回転可能であり単
    結晶体に照射するＸ線を発生するＸ線源と、 前記ω軸線を中心として回転可能なＸ線検出手段と、 前記Ｘ線源、前記Ｘ線検出手段及び前記ω軸線を、該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、 前記単結晶体を面内回転させるφ回転手段と、 前記面内回転方向に関する前記単結晶体の角度位置を規
    定するガイド部材とを有し、 前記χ移動手段は、前記ω軸線が前記単結晶体の軸線に
    対して略直角になる位置と前記ω軸線が前記単結晶体の
    軸線に対して略平行になる位置との間で、前記Ｘ線源、
    前記Ｘ線検出手段及び前記ω軸線を一体に回転させる単
    結晶体の方位測定装置における前記ガイド部材の角度誤
    差の検出方法であって、 円筒状のダミーインゴットに結晶を貼り付けて形成され
    たセッティング治具の一方の端面を下向きに置いた場合
    の測定値をδbとし、他方の端面を下向きに置いた場合
    の測定値をδaとするとき、 δ＝（δb −δa ）／２ で示されるδを前記ガイド部材の角度誤差とすることを
    特徴とするガイド部材の角度誤差の検出方法。
20. 【請求項２０】 請求項１９に記載したガイド部材の角
    度誤差の検出方法を含む単結晶体の方位測定方法におい
    て、得られた方位測定結果を前記δの値によって補正す
    ることを特徴とする単結晶体の方位測定方法。
21. 【請求項２１】 ω軸線を中心として回転可能であり単
    結晶体に照射するＸ線を発生するＸ線源と、 前記ω軸線を中心として回転可能なＸ線検出手段と、 前記Ｘ線源、前記Ｘ線検出手段及び前記ω軸線を、該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移動手段とを有し、 前記χ移動手段は、前記ω軸線が前記単結晶体の軸線に
    対して略直角になる位置と前記ω軸線が前記単結晶体の
    軸線に対して略平行になる位置との間で、前記Ｘ線源、
    前記Ｘ線検出手段及び前記ω軸線を一体に回転させる単
    結晶体の方位測定装置を用いた方位測定方法であって、 基準試料に関するカット面と結晶面との間の表記偏差角
    度と実際の偏差角度とのずれ量を測定し、 試料に関して得られた測定結果を前記ずれ量によって補
    正することを特徴とする単結晶体の方位測定方法。