專利名稱：：對(duì)單晶體進(jìn)行晶體再取向的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本申請(qǐng)總體上針對(duì)單晶基板以及此類基板最終處理的方法。
背景技術(shù)：
：基于III族和V族元素的單晶氮化物材料的半導(dǎo)體部件對(duì)于多種器件，如發(fā)光二極管(LED)、激光二極管(LD)、顯示器、晶體管和檢測(cè)器是理想的。具體地講，利用III族和V族氮化物化合物的半導(dǎo)體元件對(duì)于在UV和藍(lán)光/綠光波長(zhǎng)區(qū)域中的發(fā)光器件是有用的。例如，氮化鎵(GaN)以及相關(guān)的材料，如AlGaN、InGaN以及它們的組合，是高需求的氮化物半導(dǎo)體材料的最常見的實(shí)例。然而，制造某些半導(dǎo)體材料(如氮化物半導(dǎo)體材料)的晶錠和基板由于許多原因已經(jīng)證明是困難的。因此，半導(dǎo)體材料在異質(zhì)基板材料上的外延生長(zhǎng)被認(rèn)為是可行的替代方案。包含SiC(碳化硅)、Al203(藍(lán)寶石或剛玉)、和MgAl204(尖晶石)的基板是常見的異質(zhì)基板材料。此類異質(zhì)基板具有與氮化物半導(dǎo)體材料(特別是GaN)不同的晶格結(jié)構(gòu)，并且因此具有晶格錯(cuò)配。盡管存在這種錯(cuò)配以及隨之而來的問題(如疊置的半導(dǎo)體材料層中的應(yīng)力和缺陷)，本行業(yè)仍繼續(xù)開發(fā)基板技術(shù)以改進(jìn)對(duì)于半導(dǎo)體應(yīng)用的可行性。目前所感興趣的是大表面面積、高品質(zhì)基板，特別是藍(lán)寶石基板。然而，對(duì)在較大尺寸中的高品質(zhì)基板的生產(chǎn)依然存在挑戰(zhàn)。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)一個(gè)第一方面，在此提供了改變一個(gè)單晶體的晶體取向的一種方法，該方法包括以下步驟表征該單晶體的一個(gè)晶體取向，并且計(jì)算在該單晶體的一個(gè)選定的晶體方向與沿著該單晶體的一個(gè)第一外部主表面的平面的晶體方向的一個(gè)投影之間的一個(gè)取向偏離角。該方法進(jìn)一步包括從該第一外部主表面的至少一部分上去除材料以改變?cè)撊∠蚱x角。根據(jù)另一個(gè)方面，在此提供了用于使一個(gè)單晶體進(jìn)行晶體再取向的一種方法，該方法包括通過使該單晶體的一個(gè)晶體取向與該單晶體的一個(gè)初始第一外部主表面相關(guān)聯(lián)來表征該單晶體；并且從所述初始第一外部主表面上去除材料以限定與該初始第一外部主表面不平行的一個(gè)修整的第一外部主表面，以改變?cè)搯尉w的晶體取向。根據(jù)另一個(gè)方面，在此提供了一種用于改變單晶體的晶體取向的裝置，該裝置包括被配置為用于保持一個(gè)單晶體的一個(gè)工作臺(tái)(該工作臺(tái)包括圍繞至少一條軸線的間隔傾斜能力)，以及指向該工作臺(tái)的一個(gè)x-射線槍以及被放置為檢測(cè)從該單晶體衍射的x-射線的一個(gè)x-射線檢測(cè)器。該裝置進(jìn)一步包括被配置為與疊置在該工作臺(tái)上的一個(gè)單晶體相疊置并且相接合的一個(gè)研磨輪，該研磨輪可圍繞一個(gè)軸線旋轉(zhuǎn)并且在沿著該軸線的方向上可平移。根據(jù)另一個(gè)方面，提供了一種用于在一個(gè)單晶體上完成有角度的材料去除操作的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)表征模塊，該表征模塊具有指向一個(gè)表征工作臺(tái)的一個(gè)x-射線槍、被放置為檢測(cè)從疊置在該表征工作臺(tái)的一個(gè)單晶體衍射的x-射線的一個(gè)x-射線檢測(cè)器、以及被配置為基于在該x-射線檢測(cè)器處從所衍射的x-射線聚集的單晶體的晶體取向提供表征數(shù)據(jù)的一個(gè)輸出端。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)處理工作臺(tái)，該處理工作臺(tái)具有一個(gè)第一執(zhí)行器，該執(zhí)行器具有接收一個(gè)控制信號(hào)的一個(gè)輸入端并且被配置為基于該控制信號(hào)對(duì)用于一個(gè)有角度的材料去除操作的處理工作臺(tái)的取向進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)一步包括的是一個(gè)數(shù)據(jù)處理模塊，該數(shù)據(jù)處理模塊具有連接至該表征模塊的輸出端的一個(gè)輸入端，該輸入端被配置為接收這些表征數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)處理模塊具有連接至該第一執(zhí)行器的輸入端的一個(gè)輸出端以便基于在這些表征數(shù)據(jù)與預(yù)定義的晶體取向之間的一次比較提供一個(gè)控制信號(hào)。通過參見附圖可以更好的理解本披露，并且使其眾多特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言變得清楚。圖1是一個(gè)流程圖，它展示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案對(duì)一個(gè)單晶體進(jìn)行晶體再取向的一個(gè)過程。圖2是一個(gè)流程圖，它展示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案對(duì)一個(gè)單晶體進(jìn)行晶體再取向的另一個(gè)過程。圖3A-3D包括了一個(gè)單晶體的以及根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案適用于材料去除過程的一個(gè)工作臺(tái)的多幅透視圖。圖4A-4E展示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案在用于有角度的材料去除過程的工作臺(tái)上一個(gè)單晶體的取向。圖4F展示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的一個(gè)單晶體的截面視圖。圖5是展示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的具有一個(gè)總體上的c-平面取向以及一個(gè)基準(zhǔn)平面的藍(lán)寶石單晶片的俯視圖。圖6A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的一個(gè)藍(lán)寶石單晶體以及具體的取向偏離角的透視圖。圖6B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案沿x-軸線的一個(gè)藍(lán)寶石單晶體以及取向偏離角的變化的截面視圖。圖6C是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的藍(lán)寶石單晶體以及具體的取向偏離角的透視圖。圖6D是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案沿y-軸線的一個(gè)藍(lán)寶石單晶體以及對(duì)應(yīng)的取向偏離角的截面視圖。圖7展示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的用于一個(gè)單晶體的有角度的材料去除操作的一個(gè)系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。圖8展示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的圖7的系統(tǒng)中的一部分的詳圖。圖9是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的用于對(duì)一個(gè)單晶體進(jìn)行晶體再取向的一種裝置的透視圖。在不同附圖中使用相同的參考符號(hào)表明相似的或相同的事項(xiàng)。具體實(shí)施例方式參見圖1，它展示了一個(gè)流程圖，該流程圖提供了用于對(duì)一個(gè)單晶體進(jìn)行晶體再取5向的方法。該過程在步驟101通過將單晶材料片的一個(gè)側(cè)表面進(jìn)行平面化而開始。根據(jù)這個(gè)具體的過程，該單晶體是一片單晶材料。如在此使用的，提及一個(gè)片或一個(gè)單晶材料的片時(shí)是指一個(gè)單晶物品，該單晶物品具有一個(gè)總體上多邊形的輪廓并且具體地是具有多個(gè)相對(duì)的總體上矩形的主表面以及在這些相對(duì)的總體上矩形的主表面之間延伸并且連接它們的多個(gè)側(cè)表面。此外，該單晶材料的片總體上是一個(gè)較大片的材料，這樣一個(gè)盤或較小的單結(jié)晶物體可取自該單晶材料片的芯部。該單晶體可以由適合的晶體形成技術(shù)中獲得，例如限定邊緣的喂膜生長(zhǎng)(EFG)過程或克羅甫洛氏(Kyropoulos)法。具體地提及對(duì)該片的側(cè)表面進(jìn)行平面化時(shí)，平面化可以包括一個(gè)材料去除過程。一個(gè)適合的平面化過程包括一個(gè)研磨過程，如一個(gè)粗研磨過程或一個(gè)精細(xì)研磨過程。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，對(duì)一個(gè)片的一個(gè)側(cè)表面進(jìn)行平面化包括使用一種固定的磨料(并且值得注意的是使用一個(gè)粘結(jié)磨料的研磨輪)的一個(gè)粗研磨過程?？傮w上講，該單晶體包括一種無機(jī)材料。適合的無機(jī)材料可以包括氧化物類、氮化物類、碳化物類、以及它們的組合。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，該單晶體包括一種金屬氧化物，該金屬氧化物包括例如氧化鋁或復(fù)合氧化物類、以及它們的組合。更具體地說，該單晶體是一個(gè)藍(lán)寶石體，僅包括氧化鋁。如以下的描述，多種藍(lán)寶石單晶材料具有多個(gè)晶體平面以及對(duì)應(yīng)的方向。關(guān)于這些藍(lán)寶石單晶體的具體取向，在所述藍(lán)寶石體之中的典型平面包括c-平面、r-平面、n-平面、a-平面、以及m-平面。取決于該單晶體所希望的應(yīng)用，某些取向是令人希望的。該單晶材料片可以具有總體上多邊形的形狀，并且特別是總體上矩形的部分，并且因此而具有長(zhǎng)度、寬度以及厚度的尺寸。典型地，長(zhǎng)度是最長(zhǎng)的尺寸，具有等于并且時(shí)常是大于寬度或厚度的尺寸。該片的寬度典型地是第二最長(zhǎng)的尺寸，并且典型地是大于厚度。厚度是最小的尺寸，并且典型地是小于長(zhǎng)度和寬度?？傮w上講，該片的長(zhǎng)度是不小于約7.5cm。根據(jù)其他實(shí)施方案，該片的長(zhǎng)度是更大的，例如不小于約25cm，或不小于約50cm，不小于約75cm，或甚至不小于約100cm?？傮w上講，該單晶材料片的長(zhǎng)度是不大于約200cm。該單晶材料片的寬度總體上是不小于約7.5cm。其他的實(shí)施方案可以利用具有更大寬度的片，例如不小于約10cm，或不小于約15cm，或甚至不小于約20cm。總體上講，這些單晶片的寬度是不大于約50cm。如先前所描述的，厚度總體上是最小的尺寸，并且以此狀態(tài)，該單晶片典型地具有在處理之前不小于0.5mm的厚度。其他的實(shí)施方案可以利用更大厚度的片，例如具有不小于約lmm，或不小于2mm，或者甚至不小于約5mm厚度的片?？傮w上講，該單晶材料片的厚度是不大于約20mm。在步驟101將該片的一個(gè)第一側(cè)表面進(jìn)行平面化之后，應(yīng)當(dāng)理認(rèn)識(shí)到，該單晶材料片的相對(duì)的對(duì)側(cè)表面也可以被平面化。這樣，該平面化步驟典型地包括如用來對(duì)該片的第一側(cè)進(jìn)行平面化的相同過程，并且具體地是一個(gè)研磨過程。再次參見圖l，在步驟101對(duì)該片的一側(cè)進(jìn)行平面化之后，該過程在步驟103通過表征該單晶材料片的側(cè)面以識(shí)別一個(gè)基準(zhǔn)平面而繼續(xù)。表征技術(shù)可以包括直接從該表面獲取多個(gè)測(cè)量值的直接表征技術(shù)，或可替代地，該表征過程可以包括一種間接技術(shù)，由此該晶體的取向是通過沿另一個(gè)表面的測(cè)量而推出的。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，表征該片的側(cè)面的過程可以經(jīng)過x-射線衍射來進(jìn)行。然后關(guān)于表征該單晶材料的側(cè)面以識(shí)別一個(gè)基準(zhǔn)平面，6在具體的藍(lán)寶石單晶體的情況下，總體上講，一個(gè)基準(zhǔn)平面的識(shí)別包括a_平面、r-平面或m-平面的識(shí)別。然而，應(yīng)當(dāng)理認(rèn)識(shí)到，取決于該單晶體的所希望的取向，先前所提到的平面之一可以被用作一個(gè)基準(zhǔn)平面。在步驟103對(duì)該片的側(cè)表面進(jìn)行表征之后，該過程在步驟105可通過從該片的側(cè)表面去除材料以使該片的側(cè)表面與所識(shí)別的基準(zhǔn)平面對(duì)齊而繼續(xù)。從該片的側(cè)表面去除材料可以包括多個(gè)典型的磨削過程，例如研磨，并且具體是粗研磨或精細(xì)研磨過程。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，一個(gè)適合的研磨過程包括使用一種固定的研磨件，例如一個(gè)研磨輪。此外，一旦識(shí)別了一個(gè)基準(zhǔn)平面，可以使該片成角，這樣在去除材料的過程中該材料被去除從而使該片的這個(gè)側(cè)表面與所識(shí)別的基準(zhǔn)平面對(duì)齊。這樣一個(gè)過程適合于該片的側(cè)面的取向，并且如果這樣選擇的話，在從該片上去除多片較小的單晶材料(如一個(gè)盤)時(shí)，此類盤相對(duì)于所識(shí)別的基準(zhǔn)平面被適當(dāng)?shù)厝∠颉Ｔ诓襟E105從該片的側(cè)面去除材料之后，該過程在步驟107通過從該片的一個(gè)初始第一外部主表面以及一個(gè)初始第二外部主表面上去除一個(gè)皮層而繼續(xù)。如以上所描述的，典型地，該片可以具有一個(gè)總體上多邊形的輪廓，該輪廓具有多個(gè)相對(duì)的并且總體上矩形的主表面，這些主表面是該第一外部主表面與該第二外部主表面。在步驟107去除皮層總體上可以包括多個(gè)磨削過程，如多個(gè)研磨過程，并且特別是一個(gè)精細(xì)研磨過程。總體上講，該皮層的去除包括從該初始第一外部主表面以及該初始第二外部主表面上去除不大于約2mm的材料。應(yīng)當(dāng)理認(rèn)識(shí)到，至此所描述的全部以上過程，值得注意的是步驟101、步驟103、步驟105、以及步驟107都可以在單晶材料的單個(gè)片上來完成，或可替代地，可以在多個(gè)片上來完成。另外，這些步驟可以是互換的。在步驟107去除該皮層之后，該過程在步驟109通過表征該初始第一外部主表面而繼續(xù)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，這種表征可以經(jīng)過諸如像x-射線衍射的衍射技術(shù)來進(jìn)行。具體地講，表征該初始第一外部主表面可以包括將該單晶體的一個(gè)晶體取向與該初始第一外部主表面的取向進(jìn)行關(guān)聯(lián)。就是說，具體的多個(gè)晶體平面的整體取向和該單晶體的方向可以與該初始第一外部主表面的取向進(jìn)行比較。在完成這種表征時(shí)，典型地，一個(gè)或多個(gè)選定的晶體平面被識(shí)別出并且將其與由該第一初始外部主表面所限定的平面進(jìn)行比較，并且這樣做時(shí)一個(gè)或多個(gè)取向偏離角被識(shí)別出。如在此使用的，術(shù)語"取向偏離角"被定義為是在垂直于該單晶體之中的一個(gè)選定晶體平面的方向與沿該第一外部主表面或第二外部主表面的表面的對(duì)應(yīng)的晶體方向的一個(gè)選定的投影之間的角度。在進(jìn)一步描述該單晶體的晶體取向時(shí)，在此還使用術(shù)語"傾斜角"。這樣，傾斜角是一個(gè)特定術(shù)語，它描述了在垂直于該單晶體的表面的向量與垂直于一個(gè)選定的晶體平面(該平面描述了該單晶體的總體取向)的一個(gè)方向之間的角度。例如，在一個(gè)藍(lán)寶石單晶體的具體情況中，該單晶體的第一外部主表面可以具有一個(gè)總體上c-平面取向。因此，該傾斜角僅描述了垂直于該晶體c-平面的向量與垂直于該單晶體的表面的向量之間的關(guān)系。典型地，該c-平面取向不是精確地與該單晶體的第一外部主表面共平面的，并且，值得注意的是，該c-平面被取向?yàn)槭顾蛄硪粋€(gè)晶體平面(例如，m-平面，a-平面)傾斜。事實(shí)上，c-平面取向可以包括在不同的方向上與該c-平面的總體上平面的表面的一個(gè)制造的或故意的傾斜角。為了清楚的目的，該傾斜角僅是使用垂直于該單晶體的表面的向量的一個(gè)測(cè)量值，而該取向偏離角可以描述在該單晶體的一個(gè)投影(即，垂直于該平面或在該平面之中)與垂直于許多選定的晶體方向之中的任何一個(gè)的一個(gè)方向之間的角度。這樣，當(dāng)參照描述了該單晶體的總體取向的選定的晶體平面時(shí)，該取向偏離角與該傾斜角可以是同一角度。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，該單晶體是一個(gè)藍(lán)寶石單晶體，該藍(lán)寶石單晶體具有一個(gè)總體上c-平面取向，該取向以一個(gè)不大于約5.0。的傾斜角傾斜偏離該c-平面。其他的實(shí)施方案可以使用具有一個(gè)c-平面取向的藍(lán)寶石單晶體，其中從該c-平面偏離的傾斜角是不大于約3。，如不大于約2。，或甚至不大于約r。典型地，該傾斜角是不小于約0.02°，或不小于0.05。。此外，應(yīng)該注意到，在一些應(yīng)用中，某一度數(shù)的傾斜角是令人希望的，就是說，這樣c-平面是有意地與該單晶體的第一外部主表面非共面的。在步驟109對(duì)該初始第一外部主表面進(jìn)行表征之后，該過程在步驟111通過從所述初始第一外部主表面上去除材料以限定一個(gè)修整的第一外部主表面而繼續(xù)。值得注意地，由所修整的第一外部主表面限定的平面是不平行于由該初始第一外部主表面所限定的平面的。因此，步驟lll的材料去除過程可以包括以一個(gè)角度從該初始第一外部主表面上去除材料。就是說，在材料去除過程中，該單晶體的表面是傾斜的或有角度的。這一過程有助于對(duì)該單晶體進(jìn)行晶體再取向，并且還重新定義了多個(gè)取向偏離角。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該材料去除過程可以經(jīng)過一個(gè)研磨過程(具體是一個(gè)有角度的研磨過程)來完成。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，并且如將在另外的實(shí)施方案中所闡述的，在研磨過程中，該單晶體可以沿一條或多條軸線、相對(duì)于一個(gè)研磨表面被固定在一個(gè)傾斜的位置中，以便實(shí)行一種有角度的研磨操作?？商娲?，該研磨表面可以沿著一個(gè)或多個(gè)軸線相對(duì)于該單晶體的表面被傾斜。在這種有角度的材料去除操作過程中，垂直于該單晶體的初始第一外部主表面的一個(gè)方向可以限定一條第一軸線，并且垂直于該研磨表面的一個(gè)方向可以限定一條第二軸線。在材料去除操作過程中，在該第一軸線與該第二軸線之間的這個(gè)角還限定了在該初始第一外部主表面與該研磨表面之間的角。這樣，因?yàn)樵摮跏嫉谝煌獠恐鞅砻嫦鄬?duì)于該研磨表面是有角度的，所以該第一軸線和第二軸線彼此相對(duì)是有角度的并且因此不同軸。典型地，這些軸線之間的角是不大于約30。，并且更典型地不大于約15°。其他的實(shí)施方案在研磨過程中利用更小的角，如不大于約io。，或不大于約5。，或甚至不大于約r。作為澄清，磨料總體上可以被分為游離磨料和固定磨料。游離磨料總體上由磨料顆粒或以粉末的形式的、或者在形成一種懸浮液的液體介質(zhì)中微粒形式的砂礫構(gòu)成。固定磨料總體上不同于游離磨料之處在于固定磨料利用了在材料的基體中的磨料砂礫，該材料基質(zhì)固定了這些磨料砂礫的彼此相對(duì)的位置。固定磨料總體上包括粘結(jié)的磨料和涂覆的磨料。涂覆的磨料的一個(gè)實(shí)例是砂紙，多種涂覆的磨料典型地是多個(gè)平面的片(或平面片的一種幾何操作以形成一個(gè)帶、多個(gè)片狀物、或類似物)，這些平面的片依靠一個(gè)柔性基板，在該柔性基板上黨沉積了砂礫以及不同的尺寸和牌號(hào)的涂層。相比之下，粘結(jié)的磨料總體上不依靠這種基板，而是這些磨料砂礫通過使用一種基體粘合材料基體(這些砂礫分布在其中)被固定在彼此相對(duì)的位置中。這樣的粘結(jié)磨料部件通常是被塑形或被模制、并且在該粘結(jié)基體的固化溫度(典型地在75(TC之上)下進(jìn)行熱處理(其中該粘結(jié)基體變軟、流動(dòng)并且潤(rùn)濕這些磨料砂礫)、并進(jìn)行冷卻?？梢岳貌煌娜S形式，例如，環(huán)形的、圓錐形的、圓柱形的、截頭圓錐形的、不同的多邊形，并且可以形成為研磨輪、研磨塊、研磨小塊、等等。在此描述的具體研磨過程利用了處于粘結(jié)的磨料形式的多種固定的磨料部件。根據(jù)該實(shí)施方案，該材料去除過程包括一個(gè)粗研磨過程?？傮w上講，該粗研磨過程可以利用一種固定的粗磨料，該固定的粗磨料包括在一種粘合材料基體中的粗磨料顆粒。粗磨料顆?？梢园ǔＲ?guī)的磨料顆粒，例如，晶體材料或陶瓷材料，它們包括氧化鋁、二氧化硅、碳化硅、氧化鋯_氧化鋁和類似物。此外或可替代地，這些粗磨料顆粒可以包括超級(jí)磨料顆粒，包括金剛石、以及立方氮化硼或它們的混合物。多個(gè)具體的實(shí)施方案利用了超級(jí)磨料顆粒。那些利用超級(jí)磨料顆粒的實(shí)施方案可以利用非超級(jí)磨料的陶瓷材料(如以上提到的那些)作為一種填充劑材料。進(jìn)一步關(guān)于該粗磨料，這些粗磨料顆?？梢跃哂胁淮笥诩s300微米的平均顆粒尺寸，例如不大于約200微米、或甚至不大于約100微米。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，這些粗磨料顆粒的平均顆粒尺寸是在約2.0微米與約300微米之間的一個(gè)范圍內(nèi)，例如，在約10微米與200微米之間的一個(gè)范圍內(nèi)，并且更具體是在約10微米與100微米之間的一個(gè)范圍內(nèi)。典型的粗顆粒具有在約25微米至75微米的一個(gè)范圍內(nèi)的平均顆粒尺寸。如以上描述的，該粗磨料包括一種粘合材料基體?？傮w上講，該粘合材料基體可以包括一種有機(jī)或無機(jī)材料。適合的有機(jī)材料可以包括諸如樹脂的多種材料。適合的無機(jī)材料可以包括陶瓷類、玻璃類、金屬lei或金屬合金類。適合的陶瓷材料總體上包括氧化物類、碳化物類和氮化物類。具體地適合的玻璃材料可以包括氧化物類。適合的金屬包括鐵、鋁、鈦、青銅、鎳、銀、鋯、它們的合金以及類似物。在一個(gè)實(shí)施方案中，該粗磨料包括不大于約90vol%的粘合材料，例如不大于約85vol%的粘合材料。典型地，該粗磨料包括不小于約30vol^的粘合材料，或甚至不小于約40vol^的粘合材料。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，該粗磨料包括粘合材料的量是在約40vol^與90vol^之間的一介范圍內(nèi)。具體磨料輪的實(shí)例包括在US6，102，789、US6，093，092和US6，019，668(通過引用結(jié)合在此)中描述的那勝。總體上講，該粗研磨過程包括在一個(gè)夾持器上提供一個(gè)未精加工的單晶體并且相對(duì)于一個(gè)粗磨料表面旋轉(zhuǎn)該單晶體。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，該研磨輪可以具有圍繞該研磨輪的一個(gè)內(nèi)輪的圓周延伸的一個(gè)磨料輪緣?？梢允乖搯尉w相對(duì)于該研磨輪而旋轉(zhuǎn)，并且這種旋轉(zhuǎn)可以在與該研磨輪的旋轉(zhuǎn)相同的方向上或者在相對(duì)于該研磨輪的旋轉(zhuǎn)相反的方向上，同時(shí)由于這些偏置的旋轉(zhuǎn)軸線來完成研磨。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該研磨過程包括以大于約2000轉(zhuǎn)/分鐘(rpm)的速度旋轉(zhuǎn)該磨料輪，如大于約3000rpm，如在3000至6000rpm的一個(gè)范圍內(nèi)。典型地，使用一種冷卻液，包括水性和有機(jī)冷卻劑。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，利用了一個(gè)自整修的粗磨料表面。不像很多常規(guī)的固定磨料，自整修磨料在使用過程中總體上不需要修整或額外的整理，并且特別地適合于精密的、一致的研磨。在該自整修方面，該粘合材料基體可以具有相對(duì)于這些顆粒的特定組合物、孔隙率以及濃度，以便當(dāng)這些磨料顆粒形成磨平處時(shí)實(shí)現(xiàn)該粘合材料基體的令人希望的破裂。就是說，當(dāng)由于增加該基體的載荷而形成磨平處時(shí)該粘合材料基體破裂。破裂令人希望地導(dǎo)致失去磨損的顆粒，并且露出新的顆粒以及與其相關(guān)的新切削刃。具體地講，自整修粗磨料的粘合材料基體可以具有小于約6.0MPa-m1/2的破裂韌度，例如，小于約5.0MPa-m1/2，或具體是在約1.0MPa_m1/2與3.0MPa_m1/2之間的一個(gè)范圍內(nèi)。總體上講，一種自整修粗磨料用孔隙(典型地互聯(lián)的孔隙率)部分地代替了粘合9材料基體。因此，粘合材料的實(shí)際含量在以上提出的值上被減少。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，該粗磨料具有不小于約20vol^的孔隙率，例如不小于約30vol^，具有在約30vol^與約80vol^之間的多個(gè)典型范圍，例如在約30vol^與約70vol^之間。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該粗磨料包括約50vol%至約70vol%的孔隙率。應(yīng)當(dāng)理認(rèn)識(shí)到，該孔隙率可以是開放的或閉合的，并且在具有較大百分比孔隙率的粗磨料中，總體上該孔隙率是開放的、互聯(lián)的孔隙。這些孔隙的尺寸總體上可以是在約25微米至約500微米之間的一個(gè)尺寸范圍內(nèi)，例如，在約150微米至約500微米之間。前述的有關(guān)孔隙的值和在此描述的那些值是關(guān)于預(yù)先機(jī)加工或預(yù)先研磨的不同部件而做出的。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，粗磨料顆粒含量是受限制的以進(jìn)一步改進(jìn)自整修能力。例如，粗磨料包含的粗磨料顆粒不大于約50to1%，不大于40to1%，不大于30to1%，例如不大于約20vol^或甚至不大于約10vol%。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，該粗磨料包括不小于約0.5vo1%并且不大于約25vol%的粗磨料顆粒，例如在約1.Ovol%與約15vol%之間的一個(gè)范圍內(nèi)的粗磨料顆粒，或具體是在約2.0vol^與約10vol^之間的一個(gè)范圍內(nèi)的粗磨料顆粒。在用來進(jìn)行晶體再取向的有角度的材料去除過程中，總體上從該第一外部主表面上去除的材料不小于約200微米，以限定該修整的第一外部主表面。其他的實(shí)施方案可取決于所希望的取向來去除更大量的材料，例如不小于約300微米，或不小于約400微米的材料。典型地，為了限定該修整的第一外部主表面而被去除的材料的量是不大于約700微米。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，當(dāng)提到被去除的材料的量時(shí)，因?yàn)橛薪嵌鹊牟牧先コ^程能夠從該表面的不同部分上去除不同量的材料，所以這些值代表從該單晶體的一部分表面上去除的材料的最大的量值。在步驟111完成有角度的材料去除過程以限定一個(gè)修整的第一外部主表面之后，該過程在步驟113通過對(duì)該初始第二外部主表面進(jìn)行表征而繼續(xù)。如以上所描述的，總體上該初始第二外部主表面具有一個(gè)與該第一外部主表面相對(duì)的主平面或表面。表征該初始第二外部主表面可以根據(jù)以上描述的與表征該初始第一外部主表面有關(guān)的過程來進(jìn)行。可替代地，因?yàn)樵搯尉w的晶體取向通過表征該初始第一外部主表面可以是已知的，并且基于該初始表征可以計(jì)算并且調(diào)整該取向偏離角，表征該初始第二外部主表面可以是一個(gè)任選的過程。因此，在步驟113該初始第二外部主表面的任選的表征之后，該過程在步驟115通過從所述初始第二外部主表面上去除材料以限定一個(gè)修整的第二外部主表面而繼續(xù)。如應(yīng)當(dāng)理解的，從該第二外部主表面上去除材料以限定一個(gè)修整的第二外部主表面可以包括如以上所描述的根據(jù)步驟111的那些過程。值得注意地，該單晶體相對(duì)于一個(gè)研磨表面可以是有角度的，這樣使得材料以一個(gè)角度從該初始第二外部主表面上被去除以限定一個(gè)修整的第二外部主表面，由此對(duì)該單晶體進(jìn)行晶體再取向并且改變?cè)撊∠蚱x角。具體地關(guān)于這些取向偏離角，總體上在進(jìn)行從初始第一和初始第二外部主表面兩者上去除材料之前，該單晶體的取向偏離角總體上是大于約0.05。。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，這些取向偏離角在材料去除過程之前是較大的，例如大于約O.1°，或大于約0.2。，或甚至大于約O.3°。然而，在進(jìn)行了材料去除過程以便限定修整的表面并且完成該晶體再取向之后，該取向偏離角可以被減小，這樣使該取向偏離角不大于約0.05。。其他實(shí)施方案具有在10材料去除之后更小的取向偏離角，例如不大于約0.04。，不大于約0.03。，或甚至不大于約0.02°。這樣，去除材料以便限定修整的第一外部主表面和修整的第二外部主表面總體將一個(gè)或多個(gè)取向偏離角改變了不小于約o.or的一個(gè)德爾塔(A)值。其他的實(shí)施方案能夠?qū)⒃撊∠蚱x角改變一個(gè)更大的德爾塔，例如不小于約o.05。，或不小于o.r，或不小于約0.2°，或甚至不小于約0.5。?？傮w上講，一個(gè)或多個(gè)取向偏離角的改變是不大于約10°，并且更具體是不大于約5。。再次參見圖l，在從該片的兩個(gè)主表面上去除材料之后，該過程在步驟117通過去除該片的芯部以去除一個(gè)盤而繼續(xù)?？傮w上講，該去芯過程以去除該盤可以包括一個(gè)切削過程。具體地講，該切削過程可以利用一種磨料水噴射機(jī)加工操作以便從較大的片上去除一個(gè)或多個(gè)盤。可替代地，在另一個(gè)實(shí)施方案中，去除芯部的操作可以包括一個(gè)芯部鉆削操作，其中該芯部鉆削操作是一個(gè)超聲波輔助的芯部鉆削操作。如應(yīng)理解到，從該單晶材料片去除的所述盤將具有如該處理的片的相同的晶體取向?？梢詮妮^大片的單晶材料上去除一個(gè)或多個(gè)盤。一個(gè)盤總體上描述了一個(gè)單晶物品，該單晶物品具有一個(gè)大致圓形的外周邊以及一個(gè)第一主表面與一個(gè)第二主表面，使多個(gè)側(cè)表面在該第一主表面與第二主表面之間延伸并且連接該第一主表面與第二主表面。應(yīng)當(dāng)理解到，這些盤可以形成晶圓片，就是說，一個(gè)盤可以是一個(gè)晶圓片，或可替代地，一個(gè)盤可以隨后被處理以形成多個(gè)晶圓片。應(yīng)當(dāng)理認(rèn)識(shí)到，在去除這些盤之前或去除這些盤之后，這些剩余的單晶體可以經(jīng)受進(jìn)一步的處理以使這些物品適合于使用。典型地，進(jìn)一步處理可以包括多個(gè)額外的研磨過程，例如，一個(gè)精細(xì)研磨操作、精研操作或拋光操作。在這種精細(xì)研磨操作過程中，在以前的粗研磨操作(例如，有角度的材料去除操作)過程中形成的劃痕被去除。這樣，該精細(xì)研磨操作去除了不大于約200微米的材料。其他精細(xì)研磨操作可以去除更少，例如不大于約100微米，或不大于約50微米，或甚至不大于約25微米。然而，總體上講，該精細(xì)研磨操作去除不小于約10微米的材料。典型地，在這些精加工操作之后，這些單晶體還可以經(jīng)受一個(gè)應(yīng)力消除過程。此類過程可以包括一個(gè)蝕刻或退火過程。此外，可以進(jìn)行進(jìn)一步的處理，如拋光以確保適當(dāng)?shù)膸缀涡螤?。典型地，這些拋光操作包括使用游離磨料，例如一個(gè)CMP過程。參見圖2，在此提供了一個(gè)流程圖，該流程圖展示了根據(jù)另一個(gè)過程用于形成一個(gè)晶體再取向的單晶體的過程。具體地講，圖2是針對(duì)單晶材料的多個(gè)盤進(jìn)行晶體再取向的一個(gè)過程，這些盤隨后可以被形成一個(gè)或多個(gè)晶圓片，如與圖1相反，圖1是涉及對(duì)單晶材料的一片進(jìn)行晶體再取向，從該片上隨后切芯得到多個(gè)盤。因此，這些處理步驟總體上是相同的，除了這些盤是在該過程的早期從這些單晶片上切芯，并且各個(gè)盤要單獨(dú)地經(jīng)受一次材料去除操作。如在圖2中可見，步驟201、203、205和207是與圖1中所采取相同的步驟。因此，在對(duì)該片進(jìn)行初始平面化、表征該片的側(cè)面、從該片的側(cè)面上去除材料以使該片的側(cè)面與一個(gè)基準(zhǔn)平面對(duì)齊、并且去除一個(gè)皮層之后，在步驟209多個(gè)盤可以從該單晶材料片上切芯而成。在步驟209將該片切芯以去除一個(gè)盤之后，該過程以如根據(jù)圖1所描述的相同的方式繼續(xù)。這樣，步驟211-217是相同的，除外它們是在多個(gè)盤上而不是在多個(gè)片上的。具體地關(guān)于一個(gè)盤的幾何形狀，總體上該盤具有一個(gè)大致圓形的外周。此外，該盤總體上具有不小于約7.5cm的直徑。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該盤的直徑可以是更大的，例如不小于約8cm或9cm，或甚至不小于約10cm。典型地，該盤的直徑是不大于約30cm?？傮w上講，在去除材料之前，一個(gè)盤的厚度是不大于約10mm。其他的實(shí)施方案可以利用具有更薄的外形的一個(gè)盤，這樣在從兩個(gè)主外部表面上去除材料之前該厚度是不大于約5mm，或不大于約2.5mm，或甚至不大于約0.5mm。圖3A-3D展示了一個(gè)單晶盤通過材料去除過程進(jìn)行處理的透視圖。參見圖3A，一個(gè)盤301被放置在包括多個(gè)部分的一個(gè)工作臺(tái)303上。值得注意地，工作臺(tái)303包括一個(gè)部分305，該部分是在材料去除操作過程中協(xié)助該盤旋轉(zhuǎn)的可旋轉(zhuǎn)部分。工作臺(tái)303進(jìn)一步包括一個(gè)第一傾斜部分307，該部分能夠使該疊置的盤圍繞一條軸線308而傾斜。該工作臺(tái)進(jìn)一步包括一個(gè)第二傾斜部分309，該部分協(xié)助使盤301圍繞一條軸線311而傾斜。值得注意地，軸線308和311是在平行于該盤的平面的方向上延伸的正交軸線。這樣一種安排實(shí)現(xiàn)了盤301的傾斜，以用于經(jīng)過360度的旋轉(zhuǎn)相對(duì)于多個(gè)角度有選擇性的去除材料。值得注意地，傾斜部分307和309具有間隔傾斜的能力，這樣使傾斜的每個(gè)間隔是不大于約0.025度，并且更典型地是不大于約0.02度。其他的工作臺(tái)可以利用更大的精度，這樣每個(gè)傾斜間隔是不大于約0.01度。參見圖3B，它展示了相對(duì)于一個(gè)研磨裝置315的在工作臺(tái)303上的盤301的透視圖。如所展示的，在該盤以選定的角度被傾斜之后，可以開始從盤301的初始第一外部主表面上去除材料。如以上所述，一個(gè)這種用于材料去除的過程是一個(gè)研磨過程，并且因此一個(gè)研磨裝置315是與盤301相接合的。值得注意，除了研磨裝置315被旋轉(zhuǎn)外，工作臺(tái)303和盤301也可以被旋轉(zhuǎn)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，研磨裝置315和工作臺(tái)303是以相反的方向旋轉(zhuǎn)。除了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外，該工作臺(tái)還可以在一個(gè)方向上沿著軸線317平移，并且更具體地，工作臺(tái)303和盤301可以沿著軸線317來回地往復(fù)運(yùn)動(dòng)。圖3C展示了盤301被翻轉(zhuǎn)以顯露出該初始第二外部主表面。在從該初始第一外部主表面上去除材料以限定一個(gè)修整的第一外部主表面之后，盤301可以在工作臺(tái)303上被翻轉(zhuǎn)以從該初始第二外部主表面上初步去除材料。如應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在形成該修整的第一外部主表面之后，該表面是有角度并是適當(dāng)取向的，這樣，一旦將盤301翻過來，則可以在該第二外部主表面上完成一個(gè)材料去除過程而不用另一個(gè)表征步驟。參見圖3D，在盤301被翻轉(zhuǎn)之后，盤301的一個(gè)初始第二外部主表面被顯露以用于材料去除過程。如所展示的并根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，這種材料去除過程再一次結(jié)合了一個(gè)研磨操作。然而，如所展示的，因?yàn)楸P301的初始第一外部主表面如以上所述已經(jīng)被修整并且盤301的取向已經(jīng)相對(duì)于所修整的第一外部主表面被改變，所以一旦研磨該初始第二外部主表面，則盤301可能不需要被傾斜。在這個(gè)操作過程中，該初始第二外部主表面要經(jīng)受一個(gè)研磨操作以修整該初始第二外部主表面的晶體取向并且使該第二外部主表面基本上與由該修整的第一外部主表面所限定的平面相平行。圖4A-4F提供了一種替代的材料去除操作的視圖。參見圖4A，該圖是疊置在一個(gè)工作臺(tái)402上的一個(gè)單晶體的俯視圖，該工作臺(tái)具有一個(gè)可旋轉(zhuǎn)部分403以及適合用于使工作臺(tái)402圍繞一條傾斜軸線406傾斜的多個(gè)傾斜能力405。因此，在該第一初始外部主表面處表征單晶體401并且確定該取向偏離角之后，單晶體401可以被放置在工作臺(tái)402上并且在其上定向。如圖4A中所展示，在材料去除步驟之一第一步驟包括使用可旋轉(zhuǎn)部分403來旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)401上的單晶體401直到單晶體401相對(duì)于傾斜軸線406被令人希望地定向。參見圖4B，該圖提供了在工作臺(tái)402上的單晶體401的側(cè)視圖。在對(duì)在工作臺(tái)401上的單晶體401進(jìn)行旋轉(zhuǎn)之后，單晶體401可以通過經(jīng)由傾斜能力405使該工作臺(tái)傾斜而被進(jìn)一步取向以用于有角度的材料去除過程。如所展示的，單晶體401可以圍繞傾斜軸線406被傾斜，如在圖4B中所展示的，該傾斜軸線是垂直于Z方向并且與X方向同軸的。單晶體401的傾斜使單晶體成一角度，這樣使垂直于由該初始第一外部主表面所限定的平面的方向407是與Z方向不共軸的，因此協(xié)助有角度的材料去除過程以及單晶體401的晶體的取向相對(duì)于單晶體401的表面的變化。圖4C展示了經(jīng)受材料去除過程之后的在工作臺(tái)402上的單晶體401的側(cè)視圖。值得注意，在通過完成一個(gè)適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)以及傾斜過程來對(duì)單晶體401來定向之后，可以開始材料去除過程。如以上所述，一個(gè)適合的材料去除過程包括一個(gè)研磨過程。如在圖4C中所展示的，進(jìn)行研磨過程，這樣以相對(duì)于由初始第一外部主表面所限定的平面的一個(gè)角度來去除該初始第一外部主表面，由此限定一個(gè)修整的第一外部主表面408。因此，單晶體401將被成形為使得該單晶體的一部分具有不同于該單晶體的其他部分的截面厚度。圖4E展示了在工作臺(tái)402上的單晶體401的側(cè)視圖。具體地講，在去除材料以限定修整的第一外部主表面408之后，工作臺(tái)402可以被恢復(fù)到其原始的、沒有被傾斜的位置。在這個(gè)位置中，單晶體401可以被翻轉(zhuǎn)，這樣使修整的第一外部主表面408是與工作臺(tái)402相接觸并且將相對(duì)的主表面(即，初始第二外部主表面409)顯露以用于一個(gè)材料去除過程。根據(jù)這個(gè)具體實(shí)施方案，單晶體401相對(duì)于該初始第二外部主表面的適合的晶體取向可以不要求一個(gè)表征過程或一個(gè)傾斜過程，因?yàn)樵摰谝煌獠恐鞅砻嬉呀?jīng)被修整并且已經(jīng)開始了相對(duì)于該第一表面的令人希望的晶體再取向。參見圖4F，該圖展示了在完成一個(gè)有角度的材料去除過程之后在工作臺(tái)402上的單晶體401的側(cè)視圖。如所展示的，該初始第二外部主表面已經(jīng)被去除并且形成了一個(gè)修整的第二外部主表面410。該修整的第二外部主表面410限定了一個(gè)平面，該平面平行于由該修整的第一外部主表面408所限定的平面。圖4F是在處理了兩個(gè)用于晶體再取向的主表面之后的一個(gè)單晶體401的截面視圖。值得注意地，所展示的單晶體401具有一個(gè)修整的第一外部主表面408、一個(gè)修整的第二外部主表面410以及成角度的側(cè)面412和413。應(yīng)當(dāng)理認(rèn)識(shí)到，由于對(duì)這些主表面的有角度的材料去除過程，側(cè)面412和413可呈現(xiàn)出一個(gè)角度給予該單晶體一個(gè)平行四邊形類型的截面形狀。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，在形成該修整的第一和第二外部主表面408和410之后，單晶體401的側(cè)面412和413可以經(jīng)受一個(gè)材料去除過程，例如一個(gè)研磨過程，以使這些側(cè)面垂直于這些主表面。如圖4F所展示的，陰影部分顯示了在這一過程中從這些側(cè)面上典型地被去除的體積。具體地關(guān)于單晶材料的類型，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，用于晶體再取向的一個(gè)適合的單晶體可以包括一個(gè)藍(lán)寶石單晶。這樣，圖5展示了一個(gè)藍(lán)寶石單晶體501的俯視圖。值得注意，單晶體501是一個(gè)盤的形狀，并且更具體是適合于在其上形成電子器件的一個(gè)晶圓片的形狀。雖然應(yīng)當(dāng)理認(rèn)識(shí)到，多個(gè)藍(lán)寶石單晶體可以具有不同的取向，例如一個(gè)a-平面取向、一個(gè)r-平面取向、一個(gè)m-平面取向或一個(gè)c-平面取向，圖5所展示的實(shí)施方案展13示了一個(gè)單晶藍(lán)寶石晶片，該晶片具有一個(gè)總體上c-平面取向，因?yàn)閱尉w501的頂表面502主要是由該晶體c-平面限定的。如進(jìn)一步所展示的，單晶體501包括對(duì)應(yīng)于該藍(lán)寶石晶體的一個(gè)晶體c-平面的一個(gè)基準(zhǔn)平面503，除了c-平面之外該基準(zhǔn)平面還可以對(duì)應(yīng)于另一個(gè)平面，例如a_平面、m-平面或r_平面。為了更加清楚，在此提供了圖6A-6D，這些圖展示了一個(gè)藍(lán)寶石單晶體以及多個(gè)取向偏離角(e。、、和9m)，這些取向偏離角是相對(duì)于在該單晶體之內(nèi)的具體晶體平面以及在該單晶體的表面中對(duì)應(yīng)于這些平面的方向(或投影)。具體地講，圖6A展示了一個(gè)單晶體601的透視圖，該單晶體具有代表三個(gè)方向(x、y和z)的第一組軸線，這三個(gè)方向分別對(duì)應(yīng)于在單晶體601的初始第一外部主表面603之內(nèi)的a、m和c晶體方向的投影。另外，圖6A包括代表三個(gè)方向(a、m和c)的第二組軸線，這三個(gè)方向?qū)?yīng)于在單晶體601之內(nèi)的晶體方向(即，垂直于對(duì)應(yīng)標(biāo)記的晶體平面的方向)。圖6A進(jìn)一步展示了取向偏離角605、607和609，這些取向偏離角對(duì)應(yīng)于在代表三個(gè)方向(x、y和z)的這些軸線與代表三個(gè)晶體方向(a、m和c)的這些軸線之間的差值。更具體地講，這些取向偏離角605、607和609代表了在沿初始第一外部主表面603的多個(gè)投影與單晶體601之內(nèi)的多個(gè)對(duì)應(yīng)的晶體方向之間的取向偏離。圖6B是當(dāng)沿著x軸線觀察時(shí)單晶體601的截面視圖。具體地講，圖6B展示了分別在z與y方向之間的取向偏離角605(也是傾斜角)和607。根據(jù)在此描述的實(shí)施方案，該單晶體可以經(jīng)受一個(gè)材料去除過程以將初始第一外部主表面603變成一個(gè)修整的第一外部主表面611，該修整的第一外部主表面不平行于初始第一外部主表面603。如先前所描述的，該材料去除過程可以包括一個(gè)研磨過程，并且可以包括相對(duì)于一個(gè)研磨表面來使單晶體601的初始第一外部主表面傾斜。為了改變單晶體的晶體取向，并且具體地講，為了改變分別與c-平面和m-平面相關(guān)的取向偏離角605和607，從單晶體601上去除材料以限定一個(gè)修整的第一外部主表面611。為了清楚以及說明目的，三角形區(qū)域612和613展示了有角度的材料去除過程并且具體地，區(qū)域612和613被去除以使初始第一外部主表面603被去除以限定一個(gè)修整的第一外部主表面611，該修整的第一外部主表面不平行于初始第一外部主表面603。一旦去除了材料并且形成修整的第一外部主表面611，則c-平面和m-平面相對(duì)于于修整的第一外部主表面611被再取向，并且因此相對(duì)于m-平面和c-平面的取向偏離的度數(shù)可以被改變。參見圖6C，在形成一個(gè)修整的第一外部主表面611之后，該y-軸線和m-平面方向共用同一向量。這樣，可以完成相同的過程以使相對(duì)于x-軸線和a-平面方向的取向偏離角可以被改變。圖6D展示了當(dāng)沿著y-軸線觀察時(shí)藍(lán)寶石單晶體601的截面視圖。圖6D展示了分別在z-軸線與x-軸線之間的取向偏離角605和609。前面的再取向形成的相對(duì)于y-軸線和m-平面垂直方向的修整的第一外部主表面611有效地重新限定了藍(lán)寶石單晶體601的初始第一外部主表面。這樣，藍(lán)寶石單晶體601可以經(jīng)受一個(gè)第二材料去除過程以完成一個(gè)晶體再取向并且通過表征和處理在x-軸線中該單晶體的表面來改變?nèi)∠蚱x角605和609。如所展示的，該藍(lán)寶石單晶體可以經(jīng)受一個(gè)材料去除過程，例如，研磨，其中修整的第一外部主表面611被相對(duì)于一個(gè)研磨表面而傾斜以便相對(duì)于該x-軸線來限定一個(gè)修整的第二外部主表面612。在例如研磨過程中，三角形的區(qū)域612和613被去除以使c-平面和14a-平面被相對(duì)于修整的第二外部主表面612再取向并且因此相對(duì)于a-平面來改變?nèi)∠蚱x的度數(shù)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，當(dāng)研磨過程已經(jīng)被描述為相對(duì)于兩個(gè)不同的正交方向(即，y-軸線和x-軸線)中的每一個(gè)的單獨(dú)研磨過程的一個(gè)多步驟過程時(shí)，該研磨過程可以被修改為如在此的實(shí)施方案中所說明的以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)單獨(dú)的研磨過程中的在多個(gè)方向上的晶體取向的變化。參見圖7，它展示了用于完成有角度的材料去除操作的一個(gè)系統(tǒng)。圖7展示了一個(gè)表征模塊701，該模塊具有被連接到一個(gè)數(shù)據(jù)處理模塊703的輸入端上的一個(gè)輸出端。該數(shù)據(jù)處理模塊還包括連接到一個(gè)第一處理工作臺(tái)705的輸入端的一個(gè)第一輸出端以及連接到一個(gè)第二處理工作臺(tái)711的輸入端上的一個(gè)第二輸出端?？傮w上講，表征模塊701包括一個(gè)x-射線槍以及用于表征一個(gè)單晶體的圍繞一個(gè)表征工作臺(tái)所定向的一個(gè)x-射線檢測(cè)器。在表征該單晶體時(shí)，該表征模塊產(chǎn)生對(duì)于該單晶體特定的表征數(shù)據(jù)707并且可以將表征數(shù)據(jù)707提供給數(shù)據(jù)處理模塊703。表征數(shù)據(jù)707典型地包括與該晶體的取向有關(guān)的數(shù)據(jù)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，表征數(shù)據(jù)707可以包括以下的數(shù)據(jù)，即將同樣由其物理外部表面所確定的單晶體的物理取向與一個(gè)晶體取向相聯(lián)系的數(shù)據(jù)。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，表征數(shù)據(jù)707包括與識(shí)別該單晶體之內(nèi)的一個(gè)基準(zhǔn)平面有關(guān)的信息。在另一個(gè)實(shí)施方案中，表征數(shù)據(jù)707可以包括與相對(duì)于該單晶體的一個(gè)初始主要第一外部表面的多個(gè)取向偏離角有關(guān)的信息。數(shù)據(jù)處理模塊703接收表征數(shù)據(jù)707并且產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)用于在一個(gè)選擇的處理工作臺(tái)控制有角度的材料去除操作。因?yàn)橥ㄟ^該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)有角度的材料去除操作，例如像用來形成一個(gè)基準(zhǔn)平面的一次有角度的材料去除操作或用來改變一個(gè)初始第一外部主表面上的多個(gè)取向偏離角的一次有角度的材料去除操作，所以數(shù)據(jù)處理模塊703可以被用來產(chǎn)生不同的控制信號(hào)。然后這些控制信號(hào)可以被送入適當(dāng)?shù)奶幚砉ぷ髋_(tái)(例如，705或711)中以執(zhí)行適當(dāng)?shù)牟僮?。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，數(shù)據(jù)處理模塊703從表征模塊701接收表征數(shù)據(jù)707并且處理表征數(shù)據(jù)707以生成一個(gè)控制信號(hào)，該控制信號(hào)代表單晶體的當(dāng)前取向與基于預(yù)定晶體取向的令人希望的取向之間的一個(gè)誤差。該控制信號(hào)被送入該處理工作臺(tái)以調(diào)整該處理工作臺(tái)的取向。這樣，在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，控制信號(hào)709包括被送入第一處理工作臺(tái)705中的數(shù)據(jù)，該第一處理工作臺(tái)是適合于完成在該單晶體的第一外部主表面上的有角度的材料去除過程以改變至少一個(gè)取向偏離角。可替代地，在另一個(gè)實(shí)施方案中，數(shù)據(jù)處理模塊703向第二處理工作臺(tái)711提供一個(gè)控制信號(hào)713，該第二處理工作臺(tái)包括適合于完成在該單晶體的一個(gè)側(cè)表面上的有角度的材料去除操作的數(shù)據(jù)以限定一個(gè)基準(zhǔn)平面或"平整面"。值得注意，這些過程是不同的并且可以要求不同的處理工作臺(tái)連同不同的控制信號(hào)，因?yàn)樵谝粋€(gè)操作中，該單晶體的第一外部主表面被處理，而在另一個(gè)操作中，該單晶體的這些側(cè)表面被處理。總體上講，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理模塊703進(jìn)行的表征數(shù)據(jù)707的處理可以通過硬件、固件或軟件來完成。例如，該數(shù)據(jù)處理模塊可以包括一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)，一個(gè)專用集成電路(ASIC)，或計(jì)算機(jī)可編程軟件，或它們的一個(gè)組合。參見圖8，圖7的指示區(qū)域715被更詳細(xì)地展示出并且包括一個(gè)數(shù)據(jù)處理模塊803的簡(jiǎn)圖以及具有一個(gè)單晶體813的一個(gè)處理工作臺(tái)809。該數(shù)據(jù)處理模塊803包括一個(gè)內(nèi)15存805，該內(nèi)存具有連接到一個(gè)表征模塊的輸出端上的一個(gè)輸入端用于接收表征數(shù)據(jù)801的以及連接到一個(gè)數(shù)據(jù)處理器807上的一個(gè)輸出端。內(nèi)存805可以存儲(chǔ)用于數(shù)據(jù)處理器807的指令以一旦接收表征數(shù)據(jù)801時(shí)進(jìn)行檢索，這樣使數(shù)據(jù)處理器807可以處理該表征數(shù)據(jù)并且生成一個(gè)控制信號(hào)815以送入處理工作臺(tái)809。如以上所描述的，表征數(shù)據(jù)801可以取決于所希望的處理而包括不同類型的數(shù)據(jù)，并且因此內(nèi)存805和數(shù)據(jù)處理器807可以包括多個(gè)程序和運(yùn)算法則用于將表征數(shù)據(jù)801適當(dāng)?shù)馗淖優(yōu)橐粋€(gè)控制信號(hào)815。如所展示的，處理工作臺(tái)809包括一個(gè)執(zhí)行器811，該執(zhí)行器具有連接到數(shù)據(jù)處理器807的一個(gè)輸入端用于接收控制信號(hào)815。一旦接收到控制信號(hào)815，則該執(zhí)行器基于控制信號(hào)815來調(diào)整處理工作臺(tái)809的取向和一個(gè)疊置的單晶體813相對(duì)于一個(gè)研磨表面817的取向。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，執(zhí)行器811可以控制處理工作臺(tái)809圍繞一條第一軸線的傾斜，該第一軸線是在由處理工作臺(tái)809的主表面所限定的平面中的。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，處理工作臺(tái)809包括不只一個(gè)執(zhí)行器以控制處理工作臺(tái)809在多個(gè)方向上的移動(dòng)。這樣，在一個(gè)實(shí)施方案中，另一個(gè)執(zhí)行器被用來控制處理工作臺(tái)809在一條第二軸線中的傾斜，該第二軸線總體上與該第一軸線是正交的并且與其在同一平面內(nèi)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，處理工作臺(tái)809可以包括被配置為從數(shù)據(jù)處理器807中接收一個(gè)控制信號(hào)的另一個(gè)執(zhí)行器，這樣使該執(zhí)行器被配置為在該處理工作臺(tái)的主表面的平面內(nèi)使該處理工作臺(tái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。如應(yīng)理解的，多個(gè)控制信號(hào)可以被送入多個(gè)執(zhí)行器中以控制該處理工作臺(tái)在多個(gè)方向上的移動(dòng)。這樣，數(shù)據(jù)處理器803和處理工作臺(tái)809可以包括多個(gè)額外的或插入的部件，如除所展示的那些之外的多種多路轉(zhuǎn)換器和數(shù)字邏輯電路。此外，當(dāng)這些實(shí)施方案已經(jīng)證實(shí)改變了處理工作臺(tái)809相對(duì)于一個(gè)研磨表面817的角度時(shí)，這些控制可以被用來改變研磨表面817相對(duì)于處理工作臺(tái)809的角度，或可替代地，這些控制可以被用來同時(shí)控制該研磨表面和處理工作臺(tái)809。圖9是用于改變一個(gè)單晶體的晶體取向的裝置的透視圖。圖9包括疊置在一個(gè)工作臺(tái)903上的一個(gè)單晶體901、移到在該工作臺(tái)903上方并且指向單晶體901的一個(gè)x-射線槍905。如應(yīng)當(dāng)理解的，該工作臺(tái)包括適合于進(jìn)行一個(gè)有角度的材料去除過程的多種間隔傾斜能力。該裝置進(jìn)一步包括一個(gè)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)器907，該檢測(cè)器被放置來對(duì)從槍905生成的以及從單晶體901衍射的x-射線進(jìn)行檢測(cè)。該裝置還結(jié)合了一個(gè)研磨表面909，例如一個(gè)研磨輪，該研磨表面疊置在單晶體901和工作臺(tái)903上并且被配置為在一個(gè)研磨操作過程中接合該單晶體。這樣一個(gè)裝置協(xié)助多個(gè)過程的組合，如用于單晶體901的晶體再取向的表征和材料去除。此外，圖9的裝置允許再取向過程的改進(jìn)的控制，因?yàn)樵搯尉w可以在有角度的材料去除操作之前、之間以及甚至之后進(jìn)行表征。實(shí)例下面的表1提供了對(duì)于根據(jù)以下處理過程形成的21個(gè)樣品的數(shù)據(jù)。二十一個(gè)單晶藍(lán)寶石盤是從經(jīng)過EFG方法長(zhǎng)成的多個(gè)更大的單晶藍(lán)寶石片上切芯而成。這些長(zhǎng)成的單晶片中的每個(gè)具有來自一個(gè)選定的晶體取向(典型地是一個(gè)總體上c-平面取向)的大約+/-0.5度的取向偏離。這些片中的每個(gè)首先在視覺上檢查缺陷，并且使用偏振光進(jìn)行檢查，并且然后使用x-射線表征方法。在檢查了這些片之后，每個(gè)片被映射并且標(biāo)記用于單晶藍(lán)寶石盤的切芯操作以及移除。總體上講，從每個(gè)單晶片上移除4個(gè)單晶盤。在切芯操作之后，對(duì)每個(gè)單晶盤進(jìn)行檢查并且磨成大約2英寸的直徑。每個(gè)單晶盤被清洗并且使用x-射線衍射進(jìn)行表征以確定對(duì)應(yīng)于該基準(zhǔn)平整面的一個(gè)具體基準(zhǔn)平面的取向。在選定的基準(zhǔn)平面(例如，在藍(lán)寶石單晶盤之中的a-平面)的識(shí)別之后，使用一個(gè)表面磨床在該單晶盤上形成平整面。在形成該平整面之后，一個(gè)單晶盤被蠟裝在一個(gè)平整的板上并且通過一個(gè)第一外部主表面的研磨進(jìn)行清洗。在清洗了該樣品之后，使用x-射線衍射來表征該單晶盤并且計(jì)算該第一外部主表面相對(duì)于一個(gè)預(yù)定的晶體朝向的取向。該單晶盤被固定在一個(gè)正弦板上并且該單晶盤相對(duì)于一個(gè)研磨表面的取向進(jìn)行調(diào)整，這樣使該單晶盤相對(duì)于一個(gè)研磨表面是有角度的。該單晶盤經(jīng)受一個(gè)有角度的研磨操作?？傮w上講，用于以下列出的每個(gè)樣品的研磨操作取決于所要求的校正是在大約半小時(shí)與大約2小時(shí)之間。在有角度的研磨操作之后，每個(gè)單晶圓盤的第一外部主表面使用x-射線衍射來表征。在表征過程中，這些單晶盤的某些取向偏離角被測(cè)量并且記錄。如必要的話，這些單晶盤再一次經(jīng)受有角度的研磨操作用于進(jìn)一步修正。在處理了該第一外部主表面之后，這些盤被翻轉(zhuǎn)過來，并且使用如在該第一外部主表面上所使用的相同的過程來修正該第二外部主表面。在調(diào)整了該第二外部主表面的取向之后，每個(gè)樣品都被雙面研磨并且清洗。每個(gè)單晶盤的側(cè)表面都被研磨邊緣，并且這些圓盤被再一次清洗、退火、拋光、清洗并且再一次檢查。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>以上的表1展示了根據(jù)以上描述的過程所處理的21個(gè)樣品。每個(gè)藍(lán)寶石樣品具有一個(gè)總體上c-平面取向。相對(duì)于對(duì)應(yīng)于在這些藍(lán)寶石單晶盤之中的晶體平面的a-軸線和m-軸線的多個(gè)取向偏離角被測(cè)量并且提供在上表中。值得注意，相對(duì)于a_軸線和m-軸線的21個(gè)樣品的平均取向偏離角是較低的(小于約O.05度)。此外，這些單晶片的原始取向是在一個(gè)選定的晶體方向之中的+/-0.5度。在研磨操作之后，相對(duì)于a_軸線和m-軸線的取向偏離角分別具有展示晶體再取向的-0.04度和0.01度的平均值。另外，21個(gè)樣品的組合的角度具有展示一個(gè)接近的晶體取向(比+/-0.5度更接近)的0.1度的平均值。同樣，當(dāng)21個(gè)樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差是0.05度時(shí)，在晶片到晶片的對(duì)比上的每個(gè)單晶盤的組合的取向偏離角被減小。相對(duì)于測(cè)量的角度的最大和最小值還展示了取向偏離的減小。在此描述的實(shí)施方案提供了值得注意的優(yōu)點(diǎn)。此處的這些實(shí)施方案描述了表征方法、取向處理和過程以及具體的研磨的過程和物品，所有這些的組合協(xié)助了對(duì)單晶體進(jìn)行晶體再取向。此外，這種方法的組合是可擴(kuò)展的，因?yàn)樵诖说囊恍┻^程是適合于處理大片單晶材料的，同時(shí)可替代地，多種過程的某些組合是適合于處理單晶材料的單獨(dú)的盤或晶片。具體地講，此處的這些實(shí)施方案協(xié)助了單晶體的生長(zhǎng)后的晶體再取向，這種晶體再取向?qū)τ跍p少碎屑并且改進(jìn)在其上形成的器件的品質(zhì)是特別可取的。此外，在此提供的這些過程有助于制造廠家的機(jī)動(dòng)性，如在單晶體物品已經(jīng)長(zhǎng)成之后單晶體可以被設(shè)計(jì)并且被調(diào)整至用于具體應(yīng)用的最終用戶規(guī)格。以上披露的主題應(yīng)被認(rèn)為是說明性的，而非限制性的，并且所附的權(quán)利要求是旨在覆蓋所有落在本發(fā)明的真正范圍之內(nèi)的此類變體、改進(jìn)以及其他實(shí)施方案。因此，在法律允許的最大程度上，本發(fā)明的范圍應(yīng)由以下權(quán)利要求以及它們的等效物的最寬的可允許的解釋所確定的，而不應(yīng)被前述的詳細(xì)說明所約束或限制。權(quán)利要求一種改變一個(gè)單晶體的晶體取向的方法，包括表征該單晶體的一個(gè)晶體取向；計(jì)算在該單晶體的一個(gè)選擇的晶體方向與沿該單晶體的一個(gè)第一外部主表面的平面的晶體方向的一個(gè)投影之間的一個(gè)取向偏離角；并且從該第一外部主表面的至少一部分上去除材料以改變?cè)撊∠蚱x角。2.—種用于使一個(gè)單晶體進(jìn)行晶體再取向的方法，包括通過使該單晶體的一個(gè)晶體取向與該單晶體的一個(gè)初始第一外部主表面的取向相關(guān)聯(lián)來表征該單晶體；并且從所述初始第一外部主表面上去除材料以限定與該初始第一外部主表面不平行的一個(gè)修整的第一外部主表面，以改變?cè)搯尉w的晶體取向。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在從該第一初始外部主表面上去除材料之前該取向偏離角是大于約0.05。。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在從該第一外部主表面上去除材料之后該取向偏離角是小于約0.05。。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在去除材料的過程中，該取向偏離角被改變了不小于約o.or的一個(gè)德爾塔(A)角。6.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中該單晶體包括一種氧化鋁。7.如權(quán)利要求1、2或6所述的方法，其中該單晶體是藍(lán)寶石。8.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中表征進(jìn)一步包括將一個(gè)選定的晶體平面與由該第一初始外部主表面所限定的一個(gè)平面進(jìn)行比較、并且計(jì)算一個(gè)取向偏離角。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該單晶體包括藍(lán)寶石并且該選定的晶體平面具有一個(gè)大致c-平面取向，該大致c-平面的取向包括以不大于約5.0°的一個(gè)傾斜角偏離該c-平面的一個(gè)傾斜。10.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中該單晶體包括一個(gè)片，其中該片的一部分具有一個(gè)大致多邊形的輪廓，該輪廓具有多個(gè)相對(duì)的總體上矩形的面以及在這些相對(duì)的總體上矩形的面之間延伸并且連接它們的多個(gè)側(cè)表面。11.如權(quán)利要求IO所述的方法，進(jìn)一步包括在從該第一外部主表面上去除材料之前將該片的至少一個(gè)側(cè)表面平面化。12.如權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括將該單晶體固定在一個(gè)位置上，該位置沿一條第一軸線相對(duì)于該單晶體的初始第一外部主表面是傾斜的。13.如權(quán)利要求2所述的方法，其中將該單晶體固定在一個(gè)位置上進(jìn)一步包括在平行于該第一外部主表面的一個(gè)平面中旋轉(zhuǎn)該單晶體。14.如權(quán)利要求2所述的方法，其中將該單晶體固定在一個(gè)位置上進(jìn)一步包括使該單晶體圍繞一條第二軸線傾斜，其中該第二軸線是與該第一軸線正交并且與該第一軸線在同一平面中的一條軸線。15.—種用于改變一個(gè)單晶體的晶體取向的裝置，包括被配置為保持一個(gè)單晶體的一個(gè)工作臺(tái)，該工作臺(tái)包括圍繞至少一條軸線的間隔傾斜能力；指向該工作臺(tái)的一個(gè)x-射線槍以及被放置為檢測(cè)從該單晶體衍射的x-射線的一個(gè)x-射線檢測(cè)器；以及被配置為疊置并且與疊置在該工作臺(tái)上的一個(gè)單晶體相接合的一個(gè)研磨輪，該研磨輪可圍繞一個(gè)軸線旋轉(zhuǎn)并且在沿著該軸線的方向上可平移。全文摘要在此披露了改變一個(gè)單晶體的晶體取向的一種方法，該方法包括以下步驟表征該單晶體的一個(gè)晶體取向并且計(jì)算一個(gè)取向偏離角，該取向偏離角是在該單晶體的一個(gè)選定的晶體方向與沿著該單晶體的一個(gè)第一外部主表面的平面的晶體方向的一個(gè)投影之間。該方法進(jìn)一步包括從該第一外部主表面的至少一部分上除去材料以改變?cè)撊∠蚱x角。文檔編號(hào)B24B7/22GK101743092SQ200880020569公開日2010年6月16日申請(qǐng)日期2008年6月25日優(yōu)先權(quán)日2007年6月25日發(fā)明者B·V·塔尼凱拉,C·D·瓊斯,C·阿科納,D·I·金德漢,M·A·辛普森申請(qǐng)人:圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司