JP2014013225A - Crystal orientation measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、例えばシリコンやInP、サファイア、ガリウムヒ素等の単結晶試料を、X線回析を利用して結晶方位を測定する結晶方位測定装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a crystal orientation measuring apparatus for measuring a crystal orientation of a single crystal sample such as silicon, InP, sapphire, gallium arsenide or the like by using X-ray diffraction.
図7に従来の一般的な構成の結晶方位測定装置101を示す。結晶方位測定装置101の被測定対象であるシリコンなどの結晶インゴット102は通常円筒形状をしている。そしてインゴット102の外部表面にX線発生器103からX線を照射して回析されるX線をX線検出器104で計測することにより結晶方位を測定する。結晶方位の測定では、インゴット102の向きを変えて計測する場合や大きさの異なるインゴットを計測する場合がある。また、いずれの場合でも、測定中はインゴット102を保持、固定する必要があるため、従来はインゴット102の向き、大きさにより保持、固定する保持冶具を調整、又は交換を行った上で測定を行っている。 FIG. 7 shows a conventional crystal
従来の結晶方位測定装置101ではインゴットの大きさや測定の向きを変更する場合、その度に図7の扉105を開き、測定テーブル107上にあるインゴット保持冶具108を取り外し、保持冶具109に取り替えてから矢印110のように姿勢を変えて取り付けていた。結晶方位測定装置101ではインゴット102の配置の再現性が測定精度に大きく影響し、保持冶具の取付ミス等により、測定精度が大きく低下するおそれがある。また保持冶具は本体と別置きとなるため保守管理が必要であった。また、この切り替え作業をなくそうとした場合、従来の装置では電動モータ等のアクチュエータを用いた切替え機構を用いていたため余分なコストがかかっていた。 In the conventional crystal
また、従来の結晶方位測定装置は試料設置位置が1箇所である為、被測定物であるインゴット102を交換する際にも測定が終わるのを待って、矢印110又は矢印111のように交換をしていたのでインゴット102の交換時間も測定作業時間に含まれ、調整、交換の作業に測定以外の余分な時間がかかるという問題があった。 In addition, since the conventional crystal orientation measuring apparatus has one sample setting position, when the
上記の被測定物はインゴット102の場合について述べているが、半導体電子部品の加工工程の一つの形態である薄板形状のウエハ112の測定についても同様のことが言える。 Although the above-described object to be measured is the
本発明の実施形態は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、容易に試料の向きを変えて測定できる結晶方位測定装置を提供することであり、また、試料の測定中に次の試料の取付作業を行える結晶方位測定装置を提供することである。 Embodiments of the present invention have been proposed in order to solve the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide a crystal orientation measuring apparatus that can easily measure by changing the direction of a sample. It is another object of the present invention to provide a crystal orientation measuring apparatus that can perform the work of attaching the next sample during measurement of the sample.
上記目的を達成するため、実施形態の結晶方位測定装置は、ガイドと、前記ガイドに沿って直線的に移動するテーブルと、前記テーブル上に前記移動の方向に並べて配置した第一の結晶保持治具及び第二の結晶保持治具と、第一の移動の位置において前記第一の結晶保持治具に保持した結晶に対し、また、第二の移動の位置において前記第二の結晶保持治具に保持した結晶に対し、X線を照射するよう配置され回折されたX線を検出して結晶方位を測定する結晶方位測定部と、を具備したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a crystal orientation measuring apparatus according to an embodiment includes a guide, a table that moves linearly along the guide, and a first crystal holding treatment arranged on the table in the direction of movement. And the second crystal holding jig, and the second crystal holding jig at the second movement position with respect to the crystal held by the first crystal holding jig at the first movement position. And a crystal orientation measuring unit for measuring the crystal orientation by detecting the diffracted X-rays arranged to irradiate the X-rays.
前記第一の移動の位置及び前記第二の移動の位置において、X線が照射される一方の結晶及び結晶保持治具を覆い、前記移動の方向の両端部にそれぞれ開閉扉を有する筐体と、をさらに有してもよい。 A housing that covers one crystal irradiated with X-rays and the crystal holding jig at the first movement position and the second movement position, and has opening / closing doors at both ends in the movement direction; , May further be included.
前記結晶は円筒状の結晶インゴットであり、前記第一の結晶保持治具と前記第二の結晶保持治具は互いに異なる姿勢で、または、互いに同じ姿勢で前記結晶インゴットを保持するようにしてもよい。 The crystal is a cylindrical crystal ingot, and the first crystal holding jig and the second crystal holding jig may hold the crystal ingot in different postures or in the same posture. Good.
以上のような実施形態では、テーブル上に配置した二つの結晶保持冶具それぞれに保持した結晶を、それぞれ第一の移動位置と第二の移動位置において、結晶方位を測定することができる。 In the embodiment as described above, the crystal orientation of the crystals held on the two crystal holding jigs arranged on the table can be measured at the first moving position and the second moving position, respectively.
(第一の実施形態)
図1乃至図3を参照して、第一の実施形態について説明する。(First embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
図1、図2は第一の実施形態の結晶方位測定装置の外観と構成を示す図である。 1 and 2 are views showing the appearance and configuration of the crystal orientation measuring apparatus according to the first embodiment.
図1、図2で、結晶方位測定装置1は、円筒状結晶であるインゴット2を2箇所に上面に保持できるテーブル3と、テーブル3を正確に直線移動させるためのガイド4と、テーブル3上に移動の方向に並べて配置され、それぞれインゴット2を保持する第1及び第2の結晶保持冶具5a、5bと、テーブル3の下側からインゴット2に向けてX線を照射して回析されたX線を検出して結晶方位を測定する結晶方位測定部6と、直線移動するテーブル3の移動方向の両端それぞれに開口部が設けられ、それぞれの開口部に扉7a、7bが配されて、X線の外への漏洩を遮蔽する機能を有する箱状の金属製の筐体7から成る。 1 and 2, a crystal
テーブル3はガイド4上を矢印8の方向に横行できる。 The table 3 can traverse on the
テーブル3の下側に配置された結晶方位測定部6は、X線発生器6aとX線検出器6bを有し、X線発生器6aとX線検出器6bは駆動機構部(不図示)により一体で矢印9aの方向に円弧に沿って走査され、また一体で矢印9bのように水平に回転される。特許文献1と同様に、この水平回転と円弧走査を組み合わせて、インゴット2の結晶方位が測定される。 The crystal orientation measuring unit 6 disposed below the table 3 includes an
ガイド4は直線状のレールで、両端部にはテーブル3を第1の移動位置及び第2の移動位置で停止させるためのストッパ4a、4bを有する。 The
図2はテーブル3を右端の第1の移動の位置まで動かしてストッパ4aで位置決めした場合を示すが、このとき検査対象のインゴット2aは中央にあり、結晶方位測定部6によって測定されうる位置となる。第1の移動位置において筐体7及び扉7a、7bは、少なくともX線が照射される一方の結晶(インゴット2a)及び結晶保持冶具5aを覆い、他方の結晶(インゴット2b)及び結晶保持冶具5bを覆わない配置である。扉7aと扉7bはスライド式の開閉扉であり中央にある検査対象のインゴット2aの両側に配置され、扉7bは中央のインゴット2aと右側のインゴット2bの間を分かつようにして開閉される。すなわち扉7aと扉7bを両方閉めると一方のインゴット2aは筐体7内に収まり、他方のインゴット2bは筐体7の外側にでることになる。 FIG. 2 shows the case where the table 3 is moved to the position of the first movement at the right end and positioned by the
図2において、扉7a、7bを開けテーブル3を左端(第2の移動の位置)まで動かして、ストッパ4bで位置決めした後、扉7a、7bを閉じると、インゴット2b及び結晶保持冶具5bが筐体7内に収まり、インゴット2a及び結晶保持冶具5aが扉7の外側に出て、インゴット2bを測定する状態となる。 In FIG. 2, the
図3は図1、図2の結晶方位測定装置1を上から見た模式図である。図3は扉7bを開いてテーブル3を右端に移動した図である。図3のようにテーブル3がストッパ4aに当接する位置にあれば扉7a及び扉7bは開閉自由であり、扉7aと扉7bを閉めればX線をだしても筐体7より外には放射線が漏れることがない。 FIG. 3 is a schematic view of the crystal
また図3において、結晶方位保持冶具5aはV字型の溝を持つブロックで、V字溝の斜面にインゴット2aの円筒面を当接させて、インゴット軸が水平になる姿勢でインゴット2aを保持する。 In FIG. 3, the crystal
また結晶保持冶具5bは、テーブル3にその端面を当接して配置されたインゴット2bの円筒面をV字型の溝を持つブロック5b1と平面を持つブロック5b2で挟み込み、インゴット軸が垂直になる姿勢でインゴット2bを保持する。ここでブロック5b2はテーブル3に固定され、ブロック5b1はテーブル3の面に沿って可動である。インゴット2bはブロック5b1でブロック5b2側へ押さえつけるように位置決め固定されるが、このときオリフラ面2b1がブロック5b2の平面に密着するようにすることでオリフラ面の方位を合わせて位置決めする。 Further, the
尚、テーブル3のインゴット2a、2bが保持される位置には、それぞれ照射したX線と回析したX線が通過するための穴3a、3bが設けられている(図4参照)。 Incidentally, holes 3a and 3b through which irradiated X-rays and diffracted X-rays pass are respectively provided at positions where the
次に図4、図5を参照して本実施形態の作用を説明する。 Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、インゴット2aを、横向きの姿勢で円筒面の結晶方位を測定する。 First, the crystal orientation of the cylindrical surface of the
図4はテーブル3を右端に移動させて中央に移動された横向きのインゴット2aを測定している際の筐体7内の部分構造図である。図4では扉7aと扉7bは測定している横向きのインゴット2aの両側で閉じられており、横向きのインゴット2aに当たって散乱されたX線は筐体7及び扉7aと扉7bに遮蔽されている。 FIG. 4 is a partial structural view of the inside of the housing 7 when measuring the
この状態で、結晶方位測定部6が特許文献1と同様に結晶方位を測定する。この結果、テーブル3の面を基準として、インゴット2aの円筒面の結晶方位が測定される。この測定を行っている間に、扉7bの外側にある縦向きのインゴット2bは矢印11で示すように自由に載せ替えができる。 In this state, the crystal orientation measuring unit 6 measures the crystal orientation as in
次に、インゴット2bを縦向きの姿勢で、端面の結晶方位を測定する。 Next, the crystal orientation of the end face is measured with the
図5はガイド4に案内されたテーブル3を左端に移動させて、中央に移動された縦向きのインゴット2bを測定する場合の筐体7内の部分構造図である。 FIG. 5 is a partial structural view in the housing 7 when the table 3 guided by the
図4の状態から図5の状態にするには、扉7a、7bを開き、テーブル3を動かした後、扉7a、7bを閉じるだけである。図5の状態になると測定対象のインゴット2bを縦に設置することができる。 To change from the state shown in FIG. 4 to the state shown in FIG. 5, simply open the
この状態で、結晶方位測定部6が参考文献1と同様に結晶方位を測定する。この結果、テーブル3の面を基準として、インゴット2bの端面の結晶方位が測定される。 In this state, the crystal orientation measuring unit 6 measures the crystal orientation in the same manner as in
この測定を行っている間に、扉7aの外側にある横向きのインゴット2aは矢印12で示すように自由に載せ替えができる。 During this measurement, the
以上のように、本実施形態では、テーブル3にはインゴット2を異なる姿勢で載せる二つの結晶保持冶具5aと5bがあらかじめ設置されているので、テーブル3上に配置した二つの結晶保持冶具5a、5bそれぞれに保持したインゴット2a、2bを、それぞれ第1の移動位置と第2の移動位置において結晶方位を測定することができ、結晶保持冶具の交換をしなくとも短時間にインゴット2の姿勢を変えた測定が行える。しかも、特別なアクチュエータを使用することなく1方向のガイドを追加するのみの構成であり、安価な装置を提供できる。 As described above, in the present embodiment, since the two
また、扉7a、扉7bを閉めた時にX線が外に漏れない構造にすることで、測定中にもインゴット2の交換ができ、一連の測定作業時間を短縮することができる。 Further, by adopting a structure in which X-rays do not leak to the outside when the
また、二つの結晶方位保持冶具で互いに保持する姿勢を異ならせることで、移動の位置を変えるだけで、結晶の姿勢を変えて測定が行える。 In addition, by changing the postures held by the two crystal orientation holding jigs, it is possible to perform measurement by changing the posture of the crystal only by changing the movement position.
また、テーブル上に移動方向に沿って二つ並べて配置した結晶保持冶具はテーブルを一度移動させるのみで測定後の結晶に対する測定位置から取り外し位置への移動と、次に測定する結晶に対する取付位置から測定位置への移動とを同時に行えるため、結晶の交換が容易な装置となる。 In addition, two crystal holding jigs arranged side by side along the moving direction on the table can be moved from the measurement position to the removal position with respect to the crystal after measurement and moved from the attachment position with respect to the next crystal to be measured. Since the movement to the measurement position can be performed simultaneously, the crystal can be easily exchanged.
(第二の実施形態)
図6は第二の実施形態の結晶方位測定装置の筐体内の部分構造図である。(Second embodiment)
FIG. 6 is a partial structural diagram inside the housing of the crystal orientation measuring apparatus of the second embodiment.
第一の実施形態はインゴットの保持姿勢を互いに変えた結晶保持冶具をテーブル上に2セット取り付けたものであるが、図6のように同じ形態の結晶保持冶具5c、5dをテーブル3に2セット取付した構成にすることができる(第二の実施形態)。この形態では複数のインゴットを同じ姿勢で次々と測定する場合、インゴット2dの測定中に、矢印13で示すように別のインゴット2cの交換作業ができるので一連の測定の測定作業時間を短縮することが出来る。 In the first embodiment, two sets of crystal holding jigs having different ingot holding postures are mounted on the table, but two sets of
1…結晶方位測定装置
2、2a、2b、2c、2d…インゴット
2b1…オリフラ面
3…テーブル
4…ガイド
4a、4b…ストッパ
5a、5b…結晶保持冶具
5b1、5b2…ブロック
5c、5d…結晶保持冶具
6…結晶方位測定部
6a…X線発生器
6b…X線検出器
7…筐体
7a、7b…扉
101…結晶方位測定装置
102…インゴット
103…X線発生器
104…X線検出器
105…扉
107…テーブル
108…インゴット保持冶具
109…インゴット保持冶具
112…ウエハDESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ガイドに沿って直線的に移動するテーブルと、
前記テーブル上に前記移動の方向に並べて配置した第一の結晶保持治具及び第二の結晶保持治具と、
第一の移動の位置において前記第一の結晶保持治具に保持した結晶に対し、また、第二の移動の位置において前記第二の結晶保持治具に保持した結晶に対し、X線を照射するよう配置され回折されたX線を検出して結晶方位を測定する結晶方位測定部と、
を具備したことを特徴とする結晶方位測定装置。A guide,
A table that moves linearly along the guide;
A first crystal holding jig and a second crystal holding jig arranged side by side in the direction of movement on the table;
X-rays are irradiated to the crystal held in the first crystal holding jig at the first movement position and to the crystal held in the second crystal holding jig at the second movement position. A crystal orientation measuring unit configured to detect a diffracted X-ray and measure a crystal orientation;
A crystal orientation measuring apparatus comprising:
前記第一の移動の位置及び前記第二の移動の位置において、X線が照射される一方の結晶及び結晶保持治具を覆い、前記移動の方向の両端部にそれぞれ開閉扉を有する筐体と、
を具備したことを特徴とする結晶方位測定装置。In the crystal orientation measuring apparatus according to claim 1,
A housing that covers one crystal irradiated with X-rays and the crystal holding jig at the first movement position and the second movement position, and has opening / closing doors at both ends in the movement direction; ,
A crystal orientation measuring apparatus comprising:
前記結晶は円筒状の結晶インゴットであり、前記第一の結晶保持治具と前記第二の結晶保持治具は互いに異なる姿勢で前記結晶インゴットを保持することを特徴とする結晶方位測定装置。In the crystal orientation measuring device according to claim 1 or 2,
The crystal orientation measuring apparatus, wherein the crystal is a cylindrical crystal ingot, and the first crystal holding jig and the second crystal holding jig hold the crystal ingot in different postures.
前記結晶は円筒状の結晶インゴットであり、前記第一の結晶保持治具と前記第二の結晶係持治具は互いに同じ姿勢で前記結晶インゴットを保持することを特徴とする結晶方位測定装置。In the crystal orientation measuring device according to claim 1 or 2,
The crystal orientation measuring apparatus, wherein the crystal is a cylindrical crystal ingot, and the first crystal holding jig and the second crystal holding jig hold the crystal ingot in the same posture.
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