Способ изменения кристаллографической ориентации монокристаллического тела (варианты) и устройство для его осуществления

Способ изменения кристаллографической ориентации монокристаллического тела (варианты) и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Данная заявка в целом относится к монокристаллическим подложкам и способам отделки таких подложек.

Предпосылки создания изобретения

Полупроводниковые компоненты, основанные на монокристаллических нитридных материалах III и V группы элементов, являются идеальными для приборов, таких как светоизлучающие диоды (LED), лазерные диоды (LD), дисплеи, транзисторы и датчики. В частности, полупроводниковые элементы, использующие нитридные соединения III и V групп, применимы для светоизлучающих приборов в УФ- и сине-зеленом диапазонах длин волн. Например, нитрид галлия (GaN) и смежные материалы, такие как AlGaN, InGaN и их комбинации, являются наиболее распространенными примерами нитридных полупроводниковых материалов, пользующихся большим спросом.

Тем не менее, было признано, что производство булей и подложек некоторых полупроводниковых материалов, таких как нитридные полупроводниковые материалы, как доказано, является тяжелым по множеству причин. Соответственно, эпитаксиальное выращивание полупроводниковых материалов на инородных материалах для подложки рассматривается как подходящая альтернатива. Подложки, включая SiC (карбид кремния), Al₂O₃ (сапфир или корунд) и MgAl₂O₄ (шпинель), являются наиболее распространенными инородными материалами для подложки.

Такие инородные подложки имеют структуру кристаллической решетки, отличную от нитридных полупроводниковых материалов, в частности GaN, и поэтому имеют несоответствие параметров решетки. Несмотря на такое несоответствие параметров и сопутствующие проблемы, такие как стрессовые воздействия и дефективность в слое, покрывающем полупроводниковые материалы, промышленность продолжает разрабатывать технологию подложек для улучшения доступности для областей применения полупроводников. В настоящее время интерес представляют подложки высокого качества с большой площадью поверхности, в частности сапфирные подложки. Тем не менее, остаются сложности с получением высококачественных подложек большего размера.

Сущность изобретения

Согласно первому аспекту изобретения предложен способ изменения кристаллографической ориентации монокристаллического тела, который включает этапы, на которых определяют параметры кристаллографической ориентации монокристаллического тела и рассчитывают угол разориентации между выбранным кристаллографическим направлением монокристаллического тела и проекцией кристаллографического направления вдоль плоскости первой внешней главной поверхности монокристаллического тела. Способ также включает удаление материала, по меньшей мере, с части первой внешней главной поверхности для изменения угла разориентации.

Согласно другому варианту данного изобретения предложен способ для кристаллографического переориентирования монокристаллического тела, который включает определение параметров монокристаллического тела путем приведения в соотношение кристаллографической ориентации монокристаллического тела с ориентацией исходной первой внешней главной поверхности тела и удаление материала с указанной исходной первой внешней главной поверхности для определения модифицированной первой внешней главной поверхности, которая является непараллельной к исходной первой внешней главной поверхности для изменения кристаллографической ориентации монокристаллического тела.

Согласно другому аспекту данного изобретения предложено устройство для изменения кристаллографической ориентации монокристаллического тела, которое включает столик, разработанный для зафиксирования монокристаллического тела, столик, который имеет способности интервального наклона относительно по меньшей мере одной оси, и рентгеновскую пушку, направленную на столик, и датчик рентгеновского излучения, установленный для детектирования рентгеновских лучей, рассеивающихся от монокристаллического тела. Устройство также включает шлифовальный круг, разработанный для перекрывания и сцепления с монокристаллическим телом, которое покрывает столик, шлифовальный круг, вращающийся вокруг оси и переносимый в направлении вдоль оси.

Согласно другому аспекту данного изобретения предложена система для выполнения операций по удалению материала под углом с монокристаллического тела, которая включает модуль определения параметров, имеющий рентгеновскую пушку, направленную на столик для определения параметров, датчик рентгеновского излучения, установленный для детектирования рентгеновских лучей, рассеивающихся от монокристаллического тела, лежащего на столике, для определения параметров, и выход, сконфигурированный, чтобы обеспечивать данные параметры, основанные на кристаллографической ориентации монокристаллического тела, собираемые от рассеиваемых рентгеновских лучей на датчике рентгеновского излучения. Система также включает столик для обработки, имеющий первый силовой привод, содержащий вход для получения контрольного сигнала и сконфигурированный для регулирования ориентации столика для обработки для операции по удалению материала под углом, основанной на контрольном сигнале. Также имеется модуль обработки данных, содержащий вход, соединенный с выходом модуля определения параметров, сконфигурированный для получения данных параметров, модуль обработки данных, имеющий выход, соединенный с входом первого силового привода для обеспечения контрольного сигнала, основанного на сравнении данных параметров, и предварительно определенной кристаллографической ориентации.

Краткое описание рисунков

С помощью ссылок на сопроводительные рисунки можно лучше понять данное описание, а также его различные характеристики и преимущества станут очевидными для специалиста в данной области.

Фиг.1 представляет собой схему технологического процесса, иллюстрирующую процесс кристаллографического переориентирования монокристаллического тела согласно одному варианту осуществления данного изобретения.

Фиг.2 представляет собой схему технологического процесса, иллюстрирующую другой процесс кристаллографического переориентирования монокристаллического тела согласно одному варианту осуществления данного изобретения.

Фиг.3A-3D включают виды в перспективе монокристаллического тела и столика, пригодного для процесса удаления материала согласно одному варианту осуществления данного изобретения.

Фиг.4А-4Е иллюстрируют ориентацию монокристаллического тела на столике для процесса удаления материала под углом согласно одному варианту осуществления данного изобретения.

Фиг.4F иллюстрирует вид в поперечном сечении монокристаллического тела согласно одному варианту осуществления данного изобретения.

Фиг.5 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий пластину сапфирного монокристалла, имеющую, как правило, ориентацию с-плоскости и соответствующую плоскость отсчета согласно одному варианту осуществления данного изобретения.

Фиг.6А представляет собой вид в перспективе сапфирного монокристаллического тела и конкретные углы разориентации согласно одному варианту осуществления данного изобретения.

Фиг.6В представляет собой вид в поперечном сечении сапфирного монокристаллического тела вдоль х-оси и изменение углов разориентации согласно одному варианту осуществления данного изобретения.

Фиг.6С представляет собой вид в перспективе сапфирного монокристаллического тела и конкретные углы разориентации согласно одному варианту осуществления данного изобретения.

Фиг.6D представляет собой вид в поперечном сечении сапфирного монокристаллического тела вдоль у-оси и соответствующие углы разориентации согласно одному варианту осуществления данного изобретения.

Фиг.7 иллюстрирует диаграмму системы для операций по удалению материала под углом с монокристаллического тела согласно одному варианту осуществления данного изобретения.

Фиг.8 иллюстрирует детализированную диаграмму части системы Фиг.7 согласно одному варианту осуществления данного изобретения.

Фиг.9 представляет собой вид в перспективе устройства для кристаллографического переориентирования монокристаллического тела согласно одному варианту осуществления данного изобретения.

Использование одинаковых условных обозначений на разных фигурах означает одинаковые или идентичные детали.

Подробное описание изобретения

На Фиг.1 показана схема технологического процесса кристаллографического переориентирования монокристаллического тела. Процесс начинается на этапе 101 путем выравнивания боковой поверхности листа монокристаллического материала. Согласно этому конкретному процессу монокристаллическое тело представляет собой лист монокристаллического материала. Как используется в данном описании, ссылка на лист или лист монокристаллического материала относится к монокристаллическому предмету, имеющему, как правило, полигональный контур и, в частности, имеющему противоположные, как правило, прямоугольные главные поверхности и боковые поверхности, расположенные между и соединяющие противоположные, как правило, прямоугольные главные поверхности. Более того, лист монокристаллического материала представляет собой, как правило, большую часть материала, так что диск или меньший монокристаллический объект может быть вырезан из листа монокристаллического материала. Монокристаллическое тело может быть получено с применением соответствующих методик кристаллообразования, таких как способ выращивания профилированных лент кремния методом вытягивания через фильеру (EFG) или метод Киропулоса.

В конкретном случае для выравнивания боковой поверхности листа выравнивание может включать процесс удаления материала. Подходящий процесс выравнивания включает шлифование, такое как грубое шлифование или тонкое шлифование. Согласно одному конкретному варианту осуществления изобретения выравнивание боковой поверхности листа включает грубое шлифование с применением зафиксированного абразива и, особенно, абразивного шлифовального круга со связующим.

Как правило, монокристаллическое тело включает неорганический материал. Подходящие неорганические материалы могут включать оксиды, нитриды, карбиды и их комбинации. В одном конкретном варианте осуществления данного изобретения монокристаллическое тело включает оксид металла, включая, например, оксид алюминия или сложные оксиды и их комбинации. Более конкретно, монокристаллическое тело представляет собой сапфирное тело, включающее только оксид алюминия.

Как описано ниже, сапфирные монокристаллические материалы имеют многочисленные кристаллографические плоскости и соответствующие направления. В отношении конкретных ориентаций сапфирных монокристаллических тел типичные плоскости в указанном сапфирном теле включают с-плоскость, r-плоскость, n-плоскость, а-плоскость и m-плоскость. В зависимости от желаемого применения монокристаллического тела желательными являются определенные ориентации.

Лист монокристаллического материала может иметь, как правило, полигональные формы и, в частности, как правило, прямоугольные части, и по существу может иметь размеры длины, ширины и толщины. Обычно длина является наибольшим размером, имея размер, идентичный и зачастую больший, чем ширина или толщина. Ширина листа обычно является вторым наибольшим размером и обычно большим, чем толщина. Толщина является наименьшим размером и обычно является меньшим, чем длина и ширина. Как правило, длина листа является не меньшей, чем около 7,5 см. Согласно другим вариантам осуществления длина листа является больше, например, не менее чем около 25 см, или не менее чем около 50 см, не менее чем около 75 см, или даже не менее чем около 100 см. Как правило, длина листа монокристаллического материала не более, чем около 200 см.

Ширина листа монокристаллического материала составляет, как правило, не менее чем около 7,5 см. Другие варианты осуществления изобретения могут использовать листы, имеющие большие размеры по ширине, такие как не менее чем около 10 см, или не менее чем около 15 см, или даже не менее чем около 20 см. Как правило, ширина монокристаллических листов составляет не более чем около 50 см.

Как описано ранее, толщина является, как правило, наименьшим размером, и, по существу, монокристаллический лист в основном имеет толщину, которая составляет не менее чем 0,5 мм перед обработкой. Другие варианты осуществления могут использовать листы большей толщины, такой как листы, имеющие толщину не менее чем около 1 мм, или не менее чем 2 мм, или даже не менее чем около 5 мм. Как правило, толщина листа монокристаллического материала составляет не более чем около 20 мм.

После выравнивания первой боковой поверхности листа на этапе 101 следует понимать, что противолежащая боковая поверхность листа монокристаллического материала также может быть выровнена. По существу, этот этап выравнивания в основном включает такие же процессы, которые используются для выравнивания первой стороны листа, и, в частности, шлифование.

После выравнивания стороны листа на этапе 101 процесс продолжается на этапе 103 путем определения параметров стороны листа монокристаллического материала для определения плоскости отсчета. Методики определения параметров могут включать прямые методики определения параметров, которые берут измерения непосредственно с поверхности, или альтернативно, процесс определения параметров может включать непрямую методику, посредством которой ориентацию кристалла выводят из измерения вдоль другой поверхности. Согласно одному варианту осуществления данного изобретения процесс определения параметров стороны листа может быть проведен с помощью рентгеновской дифракции. Далее в отношении определения параметров стороны монокристаллического материала для определения плоскости отсчета в конкретном контексте сапфирных монокристаллов, как правило, идентификация плоскости отсчета включает идентификацию а-плоскости, r-плоскости или m-плоскости. Тем не менее, следует понимать, что одна из ранее упомянутых плоскостей может использоваться как плоскость отсчета в зависимости от желаемой ориентации монокристаллического тела.

После определения параметров боковой поверхности листа на этапе 103 процесс может продолжаться путем удаления материала с боковой поверхности листа для выравнивания по одной линии боковой поверхности листа с определенной плоскостью отсчета на этапе 105. Удаление материала с боковой поверхности листа может включать типичные абразивные процессы, такие как шлифование и, в частности, процесс грубого шлифования или тонкого шлифования. Согласно конкретному варианту осуществления подходящее шлифование включает применение зафиксированного абразивного материала, например шлифовального круга.

Более того, после идентификации в результате определения плоскости отсчета лист может быть помещен под углом таким образом, что во время удаления материала его удаляют так, что боковая поверхность листа совпадает с идентифицированной плоскостью отсчета. Такой процесс подходит для ориентации стороны листа, и если выбран в таком случае, после удаления меньших частей монокристаллического материала с листа, например диска, такие диски являются точно ориентированными по отношению к определенной плоскости отсчета.

После удаления материала со стороны листа на этапе 105 процесс продолжается с помощью удаления скин-слоя с исходной первой внешней главной поверхности и исходной второй внешней главной поверхности листа на этапе 107. Как описано выше, в основном лист может иметь, как правило, полигональный контур, имеющий противоположные и, как правило, прямоугольные главные поверхности, которые являются первой внешней главной поверхностью и второй внешней главной поверхностью. Удаление скин-слоя на этапе 107 может включать, как правило, абразивные процессы, такие как шлифования, и, в частности, тонкое шлифование. Как правило, удаление скин-слоя включает удаление не более чем около 2 мм материала с исходной первой внешней главной поверхности и исходной второй внешней главной поверхности. Следует понимать, что все из описанных до этого момента выше процессов, а именно этап 101, этап 103, этап 105 и этап 107 могут быть выполнены на отдельных листах монокристаллического материала, или альтернативно, могут быть выполнены на множестве листов. Кроме того, такие этапы могут быть взаимозаменяемыми.

После удаления скин-слоя на этапе 107 процесс продолжается путем определения параметров исходной первой внешней главной поверхности на этапе 109. Согласно одному варианту осуществления данного изобретения такое определение параметров может быть проведено с помощью дифракционных методик, таких как, например, рентгеновская дифракция. В частности, определение параметров исходной первой внешней главной поверхности может включать приведение в соотношение кристаллографической ориентации монокристаллического тела с ориентацией исходной первой внешней главной поверхности. То есть суммарная ориентация конкретных кристаллографических плоскостей и направлений монокристаллического тела может сравниваться с ориентацией исходной первой внешней главной поверхности. При выполнении такого определения параметров типично одну или более из выбранных кристаллографических плоскостей идентифицируют и сравнивают с плоскостью, определенной первой исходной внешней главной поверхностью, и при этом идентифицируют один или несколько углов разориентации. Как используется в данном описании, обозначение "угол разориентации" определяют как угол между направлением, которое является перпендикулярным выбранной кристаллографической плоскости в монокристаллическом теле и выбранной проекцией соответствующего кристаллографического направления вдоль поверхности первой внешней главной поверхности или второй внешней главной поверхности.

В дальнейшем, описывая кристаллографическую ориентацию монокристаллического тела, также применяют обозначение "угол наклона". По существу, угол наклона является специальным обозначением, которое описывает угол, образованный между вектором, перпендикулярным поверхности монокристаллического тела, и направлением, перпендикулярным выбранной кристаллографической плоскости, что описывает общую ориентацию монокристаллического тела. Например, в конкретном контексте сапфирного монокристалла первая внешняя главная поверхность монокристаллического тела может иметь, как правило, ориентацию в с-плоскости. Таким образом, угол наклона описывает только взаимоотношение между вектором, перпендикулярным кристаллографической с-плоскости, и вектором, перпендикулярным поверхности монокристаллического тела. Как правило, эта ориентация в с-плоскости не является точно копланарной с первой внешней главной поверхностью тела и, особенно, с-плоскость ориентирована так, что она наклонена по направлению к другой кристаллографической плоскости (например, m-плоскость, а-плоскость). Фактически ориентация в с-плоскости может включать искусственный или преднамеренный угол наклона обычно плоской поверхности от с-плоскости в различных направлениях. Для того чтобы внести ясность, следует отметить, что угол наклона является только измерением, использующим вектор, перпендикулярный поверхности монокристаллического тела, тогда как угол разориентации может описывать угол между проекцией (т.е. перпендикулярной плоскости или в плоскости) монокристаллического тела и направлением, перпендикулярным какому-либо одному из множества выбранных кристаллографических направлений. По существу угол разориентации и угол наклона может быть одним и тем же углом, если относится к выбранной кристаллографической плоскости, которая описывает общую ориентацию монокристаллического тела.

В одном конкретном варианте осуществления монокристаллическое тело представляет собой сапфирное монокристаллическое тело, имеющее обычно ориентацию в с-плоскости, которая наклонена от с-плоскости на угол наклона не более чем около 5,0°. Другие варианты осуществления могут применять сапфирный монокристалл, имеющий ориентацию в с-плоскости, причем угол наклона от с-плоскости составляет не более чем около 3°, такой как не более чем 2° или даже не более чем около 1°. Как правило, угол наклона составляет не менее чем около 0,02° или не менее чем 0,05°. Более того, следует отметить, что в некоторых применениях желателен определенный градус угла наклона, то есть такой, чтобы с-плоскость была преднамеренно не копланарной с первой внешней главной поверхностью тела.

После определения параметров исходной первой внешней главной поверхности на этапе 109 процесс продолжается на этапе 111 путем удаления материала с указанной исходной первой внешней главной поверхности для определения модифицированной первой внешней главной поверхности. А именно, плоскость, определенная модифицированной первой внешней главной поверхностью, является непараллельной плоскости, определенной исходной первой внешней главной поверхностью. Таким образом, процесс удаления материала этапа 111 может включать удаление материала с исходной первой внешней главной поверхности под углом. То есть поверхность монокристаллического тела установлена под углом или наклонена в процессе удаления материала. Такой процесс облегчает кристаллографическое переориентирование монокристаллического тела, а также определения заново углов разориентации.

Согласно одному варианту осуществления данного изобретения процесс удаления материала может быть выполнен путем шлифования, в частности шлифования под углом. В одном конкретном варианте осуществления и как будет проиллюстрировано в дальнейших вариантах осуществления в процессе шлифования монокристаллическое тело может быть зафиксировано в наклонном положении вдоль одной или нескольких осей по отношению к поверхности шлифования для выполнения операции шлифования под углом. Альтернативно, поверхность шлифования может быть наклонена вдоль одной или нескольких осей по отношению к поверхности монокристаллического тела.

В процессе операции по удалению материала под углом направление, перпендикулярное исходной первой внешней главной поверхности монокристаллического тела, может определять первую ось, а направление, перпендикулярное поверхности шлифования, может определять вторую ось. Этот угол между первой осью и второй осью также определяет угол между исходной первой внешней главной поверхностью и поверхностью шлифования в процессе операции по удалению материала. По существу, так как исходная первая внешняя главная поверхность наклонена под углом по отношению к поверхности шлифования, первая ось и вторая ось наклонены по отношению друг к другу и таким образом не являются коаксиальными. Типично угол между осями составляет не более чем около 30° и чаще не более чем около 15°. Другие варианты осуществления изобретения используют меньший угол в процессе шлифования, например не более чем около 10°, или не более чем около 5°, или даже не более чем около 1°.

С целью пояснения абразивы, как правило, могут быть классифицированы как свободные абразивы и зафиксированные абразивы. Свободные абразивы, как правило, состоят из абразивных зерен или шлифовальных зерен в форме порошка или в дисперсной форме в жидкой среде, которая формирует суспензию. Зафиксированные абразивы, как правило, отличаются от свободных абразивов в том, что зафиксированные абразивы используют шлифовальные зерна в матрице материала, которая фиксирует положение шлифовальных зерен по отношению друг к другу. Зафиксированные абразивы, как правило, включают абразивы со связующим и абразивы с покрытием. Примером абразива с покрытием является наждачная бумага; абразивы с покрытием представляют собой типично плоские листы (или геометрическую обработку плоских листов для формирования ремней, лент и подобного), которые накладываются на гибкую подложку, на которую нанесены зерна различного размера, которые формируют покрытие. В отличие от этого абразивы со связующим, как правило, не накладывают на такую подложку, и шлифовальные зерна фиксируют в положении по отношению друг к другу с помощью применения матричного связующего материала, в котором распределены зерна. Такие абразивные компоненты со связующим, как правило, имеют определенную форму или сформованы и подвергнуты тепловой обработке при температуре отверждения связующей матрицы (в основном выше 750°С), при которой связующая матрица смягчает, пластически деформирует и увлажняет шлифовальные зерна и охлаждена. Могут использоваться трехмерные формы, такие как кольцевая, коническая, цилиндрическая, форма усеченного конуса, различные многогранники, и могут формироваться как шлифовальные круги, шлифовальные бруски, шлифовальные кусочки и т.д. Конкретные процессы шлифования, описанные в данном описании, используют зафиксированные абразивные компоненты в форме абразивов со связующим.

Согласно варианту осуществления процесс удаления материала включает грубое шлифование. Как правило, грубое шлифование может использовать зафиксированный грубый абразив, который включает грубые абразивные зерна в матрице связующего материала. Грубые абразивные зерна могут включать традиционные абразивные зерна, такие как кристаллические материалы или керамические материалы, включая оксид алюминия, диоксид кремния, карбид кремния, циркониевый корунд и подобное. В дополнение к этому или альтернативно, грубые абразивные зерна могут включать суперабразивные зерна, включая алмаз и кубический нитрид бора или их смеси. Конкретные варианты осуществления используют преимущества суперабразивных зерен. Эти варианты осуществления, использующие суперабразивные зерна, могут использовать несуперабразивные керамические материалы, например те, что изложены выше как материал-заполнитель.

В отношении грубого абразива можно также сказать, что грубые абразивные зерна могут иметь средний размер частиц не более чем около 300 микрон, такой как не более чем около 200 микрон или даже не более чем около 100 микрон. Согласно конкретному варианту осуществления средний размер частиц грубых абразивных зерен находится в диапазоне от около 2,0 микрон до около 300 микрон, например в диапазоне от около 10 микрон до 200 микрон и чаще в диапазоне от около 10 микрон до 100 микрон. Типичные грубые абразивные зерна имеют средний размер частиц в диапазоне от около 25 микрон до 75 микрон.

Как описано выше, грубый абразив включает матрицу связующего материала. Как правило, матрица связующего материала может включать органический или неорганический материал. Подходящие органические материалы могут включать материалы, такие как смолы. Подходящие неорганические материалы могут включать керамику, стекла, металлы или сплавы металлов. Подходящие керамические материалы, как правило, включают оксиды, карбиды и нитриды. В частности, подходящие стеклянные материалы могут включать оксиды. Подходящие металлы включают железо, алюминий, титан, бронзу, никель, серебро, цирконий, их сплавы и подобное. В одном варианте осуществления грубый абразив включает не более чем около 90 об.% связующего материала, например не более чем около 85 об.% связующего материала. Типично, грубый абразив включает не менее чем около 30 об.% связующего материала, или даже не менее чем около 40 об.% связующего материала. В конкретном варианте осуществления грубый абразив включает количество связующего материала в диапазоне от около 40 об.% до 90 об.%. Примеры конкретных шлифовальных кругов включают те, что описаны в патентах США №6102789; 6093092 и 6019668.

Как правило, грубое шлифование включает размещение необработанного монокристаллического тела на держателе и вращение монокристаллического тела по отношению к поверхности грубого абразива. В одном конкретном варианте осуществления шлифовальный круг может иметь шлифовальную кромку по кругу на периферии внутреннего диска шлифовального круга. Монокристаллическое тело может вращаться по отношению к шлифовальному кругу, и такое вращение может быть в том же направлении, что и вращение шлифовального круга, или в обратном направлении по отношению к вращению шлифовального круга, пока осуществляется шлифование за счет смещения осей вращения. Согласно одному варианту осуществления процесс шлифования включает вращение шлифовального круга со скоростью больше чем около 2000 оборотов в минуту (об/мин), например больше чем около 3000 об/мин, например в диапазоне от 3000 до 6000 об/мин. Типично применяют жидкий охладитель, включая водные и органические охладители.

В конкретном варианте осуществления изобретения используют самозатачивающуюся поверхность грубого абразива. В отличие от многих традиционных зафиксированных абразивов, самозатачивающийся абразив, как правило, не нуждается в затачивании или дополнительных условиях при применении и является, в частности, подходящим для тщательного однородного шлифования. В связи с самозатачиванием матрица связующего материала может иметь определенную композицию, пористость и концентрацию в отношении абразивных зерен для получения желаемой трещины матрицы связующего материала по мере того, как абразивные зерна образуют кромки износа. То есть трещины матрицы связующего материала в виде кромок износа образуются из-за возрастания силы, вызывающей нагрузку на матрицу. Трещина в соответствии с желанием является причиной утраты стертых зерен и выведения на поверхность свежих зерен и свежезаточенных кромок, связанных друг с другом. В частности, матрица связующего материала самозатачивающегося грубого абразива имеет трещиностойкость менее чем около 6,0 МПа-м^1/2, такую как менее чем около 5,0 МПа-м^1/2, или, в частности, в диапазоне от около 1,0 МПа-м^1/2 до 3,0 МПа-м^1/2.

Как правило, самозатачивающийся грубый абразив частично замещает связующий материал порами, типично взаимосвязанной пористостью. Соответственно, действительное содержание связующего материала уменьшается по отношению к значениям, указанным выше. В одном конкретном варианте осуществления грубый абразив имеет пористость не менее чем около 20 об.%, а именно не менее чем около 30 об.%, с типичными диапазонами от около 30 об.% до около 80 об.%, например от около 30 об.% до около 70 об.%. Согласно одному варианту осуществления грубый абразив включает от около 50 об.% до около 70 об.% пористости. Следует понимать, что пористость может быть открытой и закрытой, и в грубых абразивах, которые имеют больший процент пористости, как правило, пористость - открытые, взаимосвязанные поры. Размер пор может, как правило, быть в диапазоне размеров от около 25 микрон до около 500 микрон, а именно от около 150 микрон до около 500 микрон. Вышеупомянутые значения параметров пор и те, что описаны здесь, сделаны во взаимосвязи с различными компонентами предварительной механической обработки или предварительного шлифования.

Согласно одному варианту осуществления содержание зерен грубого абразива ограничивают для дальнейшего улучшения способностей самозатачивания. Например, грубый абразив включает не более чем около 50 об.%, не более чем 40 об.%, не более чем 30 об.%, а именно не более чем около 20 об.% или даже не более чем около 10 об.% зерен грубого абразива. В одном конкретном варианте осуществления изобретения грубый абразив включает не менее чем около 0,5 об.% и не более чем около 25 об.% зерен грубого абразива, например в диапазоне от около 1,0 об.% и до около 15 об.% зерен грубого абразива или, в частности, в диапазоне от около 2,0 об.% до около 10 об.% зерен грубого абразива.

В течение процесса удаления материала под углом, используемого для кристаллографической переориентации, как правило, не менее чем около 200 микрон материала удаляют с первой внешней главной поверхности, чтобы определить модифицированную первую внешнюю главную поверхность. Другие варианты осуществления могут удалять большее количество материала в зависимости от желательной ориентации, например не менее чем около 300 микрон или не менее чем около 400 микрон материала. В основном количество материала, которое удаляют, чтобы обозначить модифицированную первую внешнюю главную поверхность, составляет не более чем около 700 микрон. Упоминая количество удаленного материала по причине того, что процесс удаления материала под углом способен удалить различные количества материала с различных частей поверхности, следует понимать, что такие значения отражают наибольшее количество материала, удаленного с части поверхности монокристаллического тела.

После выполнения процесса удаления материала под углом для того, чтобы определить модифицированную первую внешнюю главную поверхность на этапе 111, процесс продолжается в качестве этапа 113 путем определения параметров исходной второй внешней главной поверхности. Как описано выше, как правило, исходная вторая внешняя главная поверхность имеет противоположную главную плоскость или поверхность первой внешней главной поверхности. Определение параметров исходной второй внешней главной поверхности может быть проведено в соответствии с процессом, описанным выше в отношении определения параметров исходной первой внешней главной поверхности. Альтернативно, определение параметров исходной второй внешней главной поверхности может быть факультативным процессом, так как кристаллографическая ориентация монокристаллического тела может быть известна путем определения параметров исходной первой внешней главной поверхности, и угол разориентации может быть рассчитан и отрегулирован на основе исходного определения параметров.

Соответственно, после факультативного определения параметров исходной второй внешней главной поверхности на этапе 113 процесс продолжается на этапе 115 путем удаления материала с указанной исходной второй внешней главной поверхности для того, чтобы определить модифицированную вторую внешнюю главную поверхность. Как следует понимать, удаление материала с исходной второй внешней главной поверхности для определения модифицированной второй внешней главной поверхности может включать такие процессы, как описано выше согласно этапу 111. А именно монокристаллическое тело может быть расположено под углом по отношению к поверхности шлифования, так что материал удаляют под углом с исходной второй внешней главной поверхности для определения модифицированной второй внешней главной поверхности, тем самым обеспечивая кристаллографическое переориентирование монокристаллического тела и изменяя угол разориентации.

В частности, в отношении углов разориентации, как правило, перед выполнением удаления материала как с исходной первой, так и исходной второй внешних главных поверхностей углы разориентации монокристаллического тела составляют, как правило, более чем около 0,05°. Согласно одному варианту осуществления углы разориентации являются бóльшими перед процессом удаления материала, например больше чем около 0,1°, или больше чем около 0,2°, или даже больше чем около 0,3°. Однако после проведения процесса удаления материала, для того чтобы определить модифицированные поверхности и выполнить кристаллографическую переориентацию, угол разориентации можно уменьшить так, что разориентация составит не более чем около 0,05°. Другие варианты осуществления имеют углы разориентации, которые являются меньшими после удаления материала, например не более чем около 0,04°, не более чем около 0,03° или даже не более чем около 0,02°.

По существу, удаление материала для определения модифицированной первой внешней главной поверхности и модифицированной второй внешней главной поверхности, как правило, изменяет один или более углов разориентации на дельта (Δ), которая составляет не менее чем около 0,01°. Другие варианты осуществления способны изменить угол разориентации на большую дельта, такую как не менее чем около 0,05°, или не менее чем 0,1°, или не менее чем около 0,2°, или даже не менее чем около 0,5°. Как правило, изменение одного или более углов разориентации составляет не более чем около 10° и чаще не более чем около 5°.

После удаления материала с обеих главных поверхностей листа процесс продолжается на этапе 117 колонковым бурение