JPH06167463A - Ｘ線単結晶方位測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 結晶方位判定の基準としてＶ字形状溝を用い
る形式のＳｉウエハに関して、そのウエハ内部の結晶方
位に対するそのＶ字形状溝の位置をＸ線を用いて確実に
測定できるＸ線単結晶方位測定装置を提供する。 【構成】 単結晶Ｓｉウエハ２４に向けてＸ線Ｒ１を照
射するＸ線源２１と、ウエハ２４で回折した回折線Ｒ２
を検出するＸ線カウンタ２２とを備えたＸ線単結晶方位
測定装置であって、ウエハ２４の外周面に当接する２個
のガイドローラ１９と、それらガイドローラ１９を結ぶ
線分Ｌ１に関する垂直２等分線Ｌ２上に配置される嵌合
ピン１８と、その嵌合ピン１８を２個のガイド部材１９
へ向かう方向へ弾性的に付勢する圧縮バネ２３とを有す
るＸ線結晶方位測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、結晶方位確認用の溝を
備えた単結晶試料に関して、その単結晶内部の結晶軸方
位に対するその溝の相対位置を測定するＸ線単結晶方位
測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ製造分野においては、Ｓｉ（シリコ
ン）の単結晶によって形成された円盤状のＳｉウエハ
に、膜形成、マスキング、エッチング、アルミ配線、そ
してダイシング等の各種処理が行われる。周知の通り単
結晶とは、その内部の原子配列の向き、すなわち結晶軸
の方向が結晶全体にわたって完全に揃っている物質のこ
とである。この結晶軸の方向は、通常、方位と呼ばれて
おり、上記のＩＣ製造処理においては、処理を受ける複
数のＳｉウエハに関してそれらの結晶方位を常に一定の
方向に向けた状態でその処理が実行されなければならな
い。

【０００３】従来、Ｓｉウエハの結晶方位を知るため
に、その結晶方位に対する一定の位置にオリエンテーシ
ョンフラット、通称オリフラと呼ばれる平面部を形成し
ておき、ＩＣ製造処理を行う際には、そのオリフラ面を
基準として各種の処理を行うようにしている。一定の高
品質のＩＣを製造するためには、そのオリフラ面がＳｉ
ウエハ内部の結晶方位に対して所定の基準位置に正確に
形成されていなければならない。

【０００４】従来、オリフラ面がＳｉウエハ内部の結晶
方位に対して正確な位置に形成されているかどうかを検
査するための装置として、図５に示すようにＸ線を利用
した装置が広く知られている。この装置では、外周側面
の一部にオリフラ面２を有する薄い円盤状のＳｉウエハ
１がテーブル３の上に載置される。オリフラ面２は、テ
ーブル３の側面に固着された２枚の基準板４，４に押し
当てられて静止した状態でＸ線Ｒ１の照射を受ける。オ
リフラ面２に入射したＸ線Ｒ１は、ウエハ１の内部の結
晶格子面で回折し、回折線Ｒ２としてウエハ１から出射
する。

【０００５】オリフラ面２が結晶方位に対して正規の位
置に形成されていれば、所定の角度位置に置かれたＸ線
カウンタ（図示せず）によって回折線Ｒ２が検知され
る。一方、オリフラ面２が正規位置からずれていると、
Ｘ線カウンタをその角度ズレに対応した角度だけ角度変
位させなければ回折線Ｒ２を検知できない。このよう
に、ウエハ１からの回折線Ｒ２がＸ線カウンタによって
検知できるか否かによって、または回折線Ｒ２を検知し
たときのＸ線カウンタの正規位置からの角度ズレを測定
することにより、オリフラ面２の良否を判定する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、オリ
フラ面のように広い切り欠き部分を用いるのではなく
て、小さなＶ字形状の溝のような非常に狭い切り欠き部
分を利用することによって、ウエハ内部の結晶方位を確
認しようという方位判定方法が考えられている。このよ
うなＶ字形状の溝を利用する場合には、図５に示すよう
な方位測定装置を用いて測定を行うことはできず、何等
かの対処が要望されていた。

【０００７】本発明はその要望に応えるために成された
ものであって、結晶方位判定の基準としてＶ字形状溝を
用いる形式の単結晶試料に関して、試料内部の結晶方位
に対するそのＶ字形状溝の位置をＸ線を用いて確実に測
定できるＸ線単結晶方位測定装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明に係るＸ線単結晶方位測定装置は、単結晶試料
に向けてＸ線を照射するＸ線源と、単結晶試料で回折し
た回折線を検出するＸ線検出器とを備えたＸ線単結晶方
位測定装置において、単結晶試料の外周面に当接する２
個のガイド部材と、それら２個のガイド部材を結ぶ線分
に関する垂直２等分線上に配置される嵌合部材と、その
嵌合部材を上記２個のガイド部材へ向かう方向へ弾性的
に付勢する弾性付勢手段とを有することを特徴としてい
る。

【０００９】

【作用】測定対象である単結晶試料は、ガイド部材、嵌
合部材及び弾性付勢手段によって構成される静止保持機
構によって一定位置に固定保持される。このとき、単結
晶試料の方位確認用溝は嵌合部材に嵌合した状態で常に
一定の位置に位置決めされる。Ｘ線源及びＸ線検出器を
有するＸ線測定系は、その試料保持機構に対して一定の
位置に固定配置されており、上記のようにして静止保持
された単結晶試料に関して内部の結晶方位の測定を行
う。

【００１０】

【実施例】図１は本発明に係るＸ線単結晶方位測定装置
の一実施例を示している。この測定装置は、支柱５の上
に固定されたベースプレート６と、ベースプレート６上
に載置されていて矢印Ａ−Ａ方向へ自由に滑り移動可能
なスライドテーブル７と、スライドテーブル７上に固着
された多角形状の試料台８とを有している。スライドテ
ーブル７の先端には、マイクロメータヘッド９等のよう
な直線微動機構が配設されていて、そのマイクロメータ
ヘッド９の移動子ロッド９ａがスライドテーブル７の先
端に当接している。

【００１１】試料台８の中央部には長方形状の溝１０が
形成されており、その溝１０の中に２本のガイドロッド
１１，１１が配設されている。これらのガイドロッド１
１上には、スライダ１２及び圧縮バネ２３によって試料
台８の中央部方向へ弾性付勢される別のスライダ１３
が、いずれも滑り移動自在に設けられている。スライダ
１２にはレバー１４が支軸１５を中心として回転可能に
取り付けられ、そのレバー１４の先端部に形成した長穴
１６に、他方のスライダ１３に固定されて上方へ突出す
るピン１７が嵌合している。

【００１２】スライダ１３の上には、ウエハ位置決め用
の嵌合ピン１８が固定して設けられている。また、嵌合
ピン１８の反対側部分の試料台８に、２つのガイドロー
ラ１９，１９がネジ２０によって回転自在に固定されて
いる。嵌合ピン１８は２つのガイドローラ１９，１９に
対して、それらのガイドローラ１９を結ぶ線分Ｌ１の垂
直２等分線Ｌ２の上に位置するように設定されている。

【００１３】試料台８のまわりには、Ｘ線源２１及びＸ
線検出器としてＸ線カウンタ２２を有するＸ線測定系が
設置されている。

【００１４】本実施例のＸ線単結晶方位測定装置は以上
のように構成されているので、図４に示すようなＶ字形
状溝２５を備えた測定対象であるＳｉウエハ２４は鎖線
で示すように試料台８の上に載置される。その際、嵌合
ピン１８がＶ溝２５に嵌合し、さらにバネ２３のバネ力
によってウエハ２４が２つのガイドローラ１９に押し付
けられる。こうして、ウエハ２４は２つのガイドローラ
１９及び嵌合ピン１８によって３点支持され、Ｖ溝２５
を基準として常に一定の位置に位置決めされる。

【００１５】こうして位置決めされたウエハ２４に対し
てＸ線源２１からＸ線Ｒ１が照射されてウエハ２４の外
周面に入射する。入射したＸ線は、ウエハ２４の内部の
結晶格子面で回折して回折線Ｒ２となってウエハ２４か
ら出射する。この回折線Ｒ２がＸ線カウンタ２２によっ
て検出される。ウエハ２４に関して、その内部の結晶方
位がＶ溝２５に対して正規の方向を向いていれば、Ｘ線
カウンタ２２はθ＝０度の基準位置において回折線Ｒ２
を検出する。一方、内部結晶方位がＶ溝２５に対する基
準位置からずれていると、それに応じてθにも角度ズレ
が生じる。この角度ズレを測定することにより、ウエハ
２４の内部結晶方位のズレが測定される。

【００１６】マイクロメータヘッド９は、その移動子ロ
ッド９ａを直進微動させることによって、ウエハ２４の
外周面を正確にＸ線光路上に位置させる。また、試料台
８上におけるガイドローラ１９の固定位置には、試料台
８の中心点を中心とする円軌跡沿って複数の円形凹部２
６が設けられている。これらは、ガイドローラ１９を取
り付けるための凹部であって、これらのうちの適宜のも
のを選択してそこにガイドローラ１９を取り付けること
により、サイズの異なるウエハ２４に対して方位測定を
行うことができる。

【００１７】図２は本発明に係るＸ線単結晶方位測定装
置の他の実施例を示している。この実施例が図１に示し
た先の実施例と異なる点は、ウエハ２４を測定対象とす
るのではなくて、そのウエハを形成する以前のＳｉ単結
晶インゴット２７そのものを測定対象としていることで
ある。なお、図２において、図１に示した部材と同じ部
材は同一の符号を付して示してあり、その説明は省略す
る。

【００１８】この測定装置は、互いに直交するＸ，Ｙの
２軸方向へ自由に平行移動可能なスライドテーブル２８
と、そのＸＹスライドテーブル２８の上に軸線ωを中心
として回転自在に設けられた回転テーブル２９とを有し
ている。ＸＹスライドテーブル２８の右側には、スタン
ド３０によって支持されたくさび状嵌合部材３１が設け
られている。このくさび状嵌合部材３１は、図３に示す
ように、圧縮バネ３２によってＸＹスライドテーブル２
８の方向へ弾性的に付勢されている。スタンド３０は、
支柱５から延びるガイドプレート３３によってガイドさ
れながら矢印Ｂ−Ｂで示すように直進移動する。この装
置においてくさび状嵌合部材３１は、図３に示すよう
に、２つのガイドローラ１９を結ぶ線分Ｌ１の垂直２等
分線Ｌ２上に位置している。

【００１９】この装置では、以下のようにして測定が行
われる。

【００２０】まず、測定対象であるＳｉ単結晶インゴッ
ト２７を回転テーブル２９の上に載せる。このインゴッ
ト２７には、その内部の結晶方位の方向を確認するため
のＶ字形状溝２５が軸方向に形成されている。インゴッ
ト２７は、単に回転テーブル２９の上に載せられるだけ
であって、それを固定するための措置は何等行わない。

【００２１】次に、Ｖ溝２５にくさび状嵌合部材３１を
はめ込み、さらにスタンド３０を押すことによってイン
ゴット２７をガイドローラ１９，１９へ向けて移動させ
る。このときインゴット２７は、ＸＹスライドテーブル
２８の働きによってＸ及びＹの２方向へ平行移動し、さ
らに回転テーブル２９の働きによって軸線ωのまわりに
適宜に回転しながら、２つのガイドローラ１９の両方に
当接する一定位置にセットされる。この状態で、Ｘ線源
２１から出たＸ線Ｒ１がインゴット２７の外周側面に入
射し、そして回折線Ｒ２がＸ線カウンタ２２によって検
出される。

【００２２】この装置においても、インゴット２７は２
つのガイドローラ１９及くさび状嵌合部材３１によって
３点支持されるので、常にＶ溝２５を基準とする一定の
位置に配置される。

【００２３】本実施例の装置によれば、ＸＹスライドテ
ーブル２８及び回転テーブル２９によってインゴット２
７を自由に移動させながらそのインゴット２７を所定の
３点支持位置まで持ち運ぶようにしたので、非常に重量
の大きいインゴット２７をきわめて楽に所定の測定位置
にセットできる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、結晶方位判定の基準と
してＶ字形状溝を用いる形式の単結晶試料に関して、試
料内部の結晶方位に対するそのＶ字形状溝の位置をＸ線
を用いて確実に測定できる。

【００２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＸ線単結晶方位測定装置の一実施
例を示す斜視図である。

【図２】本発明に係るＸ線単結晶方位測定装置の他の実
施例を示す斜視図である。

【図３】図２に示したＸ線単結晶方位測定装置の平面図
である。

【図４】測定対象である単結晶試料の一例であるＳｉウ
エハを示す斜視図である。

【図５】オリフラ面を利用した従来の方位測定装置を示
す斜視図である。

【符号の説明】

１８ 嵌合ピン（嵌合部材） １９ ガイドローラ（ガイド部材） ２１ Ｘ線源 ２２ Ｘ線カウンタ（Ｘ線検出器） ２３ 圧縮バネ ２４ Ｓｉウエハ ２５ Ｖ字形状溝 ２７ Ｓｉ単結晶インゴット ２８ ＸＹスライドテーブル ２９ 回転テーブル ３１ くさび状嵌合部材 ３２ 圧縮バネ Ｌ１ 両ガイド部材を結ぶ線分 Ｌ２ 垂直２等分線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 方位確認用の溝を備えた単結晶試料に関
   して、単結晶内部の結晶軸方位に対する上記の溝の相対
   位置を測定するＸ線単結晶方位測定装置であって、単結
   晶試料に向けてＸ線を照射するＸ線源と、単結晶試料で
   回折した回折線を検出するＸ線検出器とを備えたＸ線単
   結晶方位測定装置において、 単結晶試料の外周面に当接する２個のガイド部材と、 それら２個のガイド部材を結ぶ線分に関する垂直２等分
   線上に配置される嵌合部材と、 その嵌合部材を上記２個のガイド部材へ向かう方向へ弾
   性的に付勢する弾性付勢手段とを有することを特徴とす
   るＸ線結晶方位測定装置。
2. 【請求項２】 上記２個のガイド部材と上記嵌合部材と
   の間に、２軸方向へ平行移動自在であって単結晶試料を
   載置するためのスライドテーブルを設けたことを特徴と
   する請求項１記載のＸ線結晶方位測定装置。
3. 【請求項３】 単結晶試料を回転自在に載置する回転テ
   ーブルを上記スライドテーブル上に設けたことを特徴と
   する請求項２記載のＸ線結晶方位測定装置。