JPS59171810A - 単結晶ウエ−ハ反り測定装置 - Google Patents

単結晶ウエ−ハ反り測定装置

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JPS59171810A
JPS59171810A JP4744283A JP4744283A JPS59171810A JP S59171810 A JPS59171810 A JP S59171810A JP 4744283 A JP4744283 A JP 4744283A JP 4744283 A JP4744283 A JP 4744283A JP S59171810 A JPS59171810 A JP S59171810A
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JP
Japan
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wafer
monochromator
rays
reflected
crystal
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Pending
Application number
JP4744283A
Other languages
English (en)
Inventor
Junji Matsui
松井 純「じ」
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS59171810A publication Critical patent/JPS59171810A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B15/00Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
    • G01B15/04Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring contours or curvatures

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は単結晶ウェーハの微小な反!2鰯を測定する単
結晶ウェーハ反り測定装置に関する。
一般に、単結晶、特に半導体単結晶を素材としてエレク
トロニクス部品を製造する場合には、その単結晶を薄い
板状ウェーノ・(以後ウェーノ・という)に加工し、両
面または片面を鏡面研摩の後、その片面上にトランジス
タ、ダイオード、キャバンク等の素子を形成するデバイ
ス工程を含んでいる。これらの製造工程は、通常、酸化
、成膜、不純物導入、エツチング等の過程からなり、ρ
くの熱処理を施す素過程を含むために、そのウェーハが
数+8m反ることが多い。このウェーハの反りは、ウェ
ーハの片面上に逐次形成されてゆくデバイス構造による
、ウェーハ表面に平行な応力成分に起因していることが
明らかであるが、デバイス製作上あるいはデバイス特性
や信頼性上問題となる場合が多い。したがって、このウ
ェーハの反り量は、例えば、直径3インチのシリコンウ
ェーハ(厚さ4〜500μm)の場合、数々いし数+μ
m程度であるが、このようなメ微小反り量を厳密に測定
する必要がある。
従来、この枠の単結晶の反す辿゛ヲ測定する方法として
は、例えは、光学干渉縞による光学的測定法が用いられ
るが、そのためには、常温でオプチカルフラット板等に
接触させて測定することが必要である。また、他の方法
として、X線による測定法があり、非接触で測定できる
利点を持つが、通常の方法では基板の微小な反Dtの測
定は困難であり、いわゆるX線二結晶法(X線ロッキン
グカーブ法)の如く、モノクロメータにより極めて平行
性のよいX線ビームを作り、然る後、この平行X線ビー
ムを反りを含む試料に照射せしめる必要がある。
第1図はX線二結晶法によりウェーハの反り量を測定す
る場合を示す平面図である。これは、単色特性X線(例
えは、CuKα1線)11を適当な単結晶モノクロメー
タ21に照射してブラッグ反射を起させている。すなわ
ち、特性X線には通常僅かながら含まれる波長分散の影
響を除去するため、被検査試料ウェーハと同一材料、同
一反射面を含む単結晶からなるモノクロメータ21に照
射させブラッグ反射を起5こさせると、数秒程度の狭い
角度広がりの半値幅を持つ、平行性の良いX線ビーム1
2が得られる。このX線ビーム12を適当な間隔(lり
を待って形成さ扛た窓を有するスリット22を通過せし
めて、間隔lだけ隔てた2本の平行X線ビーム13を得
る。このX線ビーム13を試料ウェーハ23に照射しな
がら、試料ウェーハ上で、ウェーハ表面に平行で入射X
線ビームの方向に垂直なるる回転軸P、(第1図では紙
面に垂直)の1わりに試料ウェーハ23を回転させれば
、スリット22によって形成された2本の狭いX線ビー
ム13が、順次試料ウェーハの反射面(この例ではウェ
ーハ表面を反射面と考える)に於いてブラッグ反射条件
を満足することにより、回転角θに対して2本の反射ビ
ーム14がカウンター24によって検出、記録できる。
この図の例で2本の入射Xiが照射される位置(ブラッ
グ角をθBとすれば、試料上では間隔l/sinθBと
なる)での試料ウェーハ23の反り量を角度αとすれば
、2本の反射ビーム14は角度αだけ離れて検査記録さ
れることに々る。この値から、2位置間でのウェーハの
反りの曲率半径ρは次式により算出できる。
ρ−1/ (sinoB  −a) 以上説明した測定方法は、間隔lの窓を有するスリット
22を必要とすること、また試料ウエーノ・23を回転
軸Pのまわりで回転させることが必要で、これらのため
のセツティングに複雑な作業を必要とし、さらに極めて
回転精度の高い(少くとも角度αを充分な精度で測定で
きる)機構を必要とする問題がある。
本発明の目的は、以上のよう々複雑な作業及び高精度の
回転機構を必要とせず、かつ反り量の測定を高精度に行
うことのできる単結晶ウエーノ・反り測定装置を提供す
ることにある。
本発明の単結晶ウェーハ反り測定装置は、単結晶表面に
対して所定角度傾いた複数の傾斜面を有しこれら傾斜面
(Cより入射X線を反則させる単結晶モノクロメータと
、このモノクロメータからの反射X線を受ける被測定物
の単結晶ウェーハを載置する単結晶ウェーノ・保持部と
、前記単結晶ウェーハからの反射X線を検出しこの反射
X線の所定角度iC対する広がりを検出する角度検出部
とを含み構成される、。
本発明においてケよ、入射X線【領張i…1を含むモノ
クロメータによって反射づせこの反射ビームの中に既に
所定の角度だけ傾いた2本のX線ビーム(各ビームの角
度広がりは充分に狭い)を含ませ、この2本のビームを
静止した試料ワエーノ・に照射し、この試料ウェーハか
らの反射ビームの拡がりを測定することによって、試料
ウエーノ・の反り量を測定することを特徴とフる。
以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。
第2図は本発明の詳細な説明する平面図である。
すなわち、X線光源からの単色特性XP、111は、表
面を鋸歯状に加工され被検査試料ウェーハ・と同一材料
、同一反射面を含む単結晶からなるモノクロメータ25
に照射さぜる。このモノクロメータ25の表面は、第3
図(a)の側面図に示すように、例えばS I を材料
とするモノクロメータ表面(100)に対し2て、35
°16′  傾いた(111)及び、(1丁T)ifI
が細かいピッチ、例えばQ、2rn nlのピッチで鋸
歯状に形成されたものである。このような鋸−状表面全
加工することは、(ノリえば、81からなるモノクロメ
ータ(こ対しては、表面酸化膜形成工程と、フォトレジ
ストを用いる露光工程とK O)1溶液による異方性エ
ツチング工程とを組合せれば可能であり、しかも結晶学
的な精度で、この例の如く2種類の(1111面からな
る波状表面を形成することができる。
このような断面形状をもつモノクロメータ25に、例え
ばCrKα1時性X線11を照射セし2めて、400反
射(ブラッグ角θB−57°29′)を起こさせる場合
、第3図(b)に示すよう(lこ、(1/Tl)面に対
[7て入射特性X線11け入射角β1=2°45′。
(1,11)面に対しては入射角β2=112°13′
で入射し、それぞれの面からの反射X線15が出力する
。この場合(11丁)面からの反射X線をHl、(11
1)面からの反射X線をH2とする。この反射X線15
はそれぞれ反射角112°13′および2゜45′で反
射される。この場合、反射X線H1およびH2は、X線
のシリコンに対する屈折率が1より僅か異なるために、
ブラッグ条件2d4J、S I nθB=λ(=’ 2
.28962A )  の式から算出さ1しる正規の折
理論によれば次式のように表わされる。
ここでbはフ1ミ対称因子で vOは結晶の単位胞についての電子密度に関連する因子
で、シリコンの場合CrKa線に対して、ψO=  3
.4 X 10−5 となる。したがって△θは、Hl、H2に対して次のよ
うになる。
したがって、第3図(b)の実施例のようなモノクロメ
ータを使用した場合には、反射X#15の角度スペクト
ルは第3図(C)に示したようになる。即ち、モノクロ
メータ25の表面が波状(鋸歯状)に加工しであるため
に、一つの反射波15の中には、二つの角度成分H1と
H2が含まれ、こnら二つの成分の角度差は△)l=7
3.8“ である。
ごのような反射波15が、第2図に示すように、距離W
だけ離れた2点で角度αだけ傾くように反っている試料
ウェーハに照射された場合には、α=△Hのときこれら
2点で同時に試料からのブラッグ反射が起きることにな
る。これらの反射ビームは、試料23の表面にほぼ平行
にかつ充分近い距離に成力・れたフィルム26上で距離
W′さWだけ距てた2点上に記録されるから、この距離
W′を測定すれば、平均曲率半径Pが次式により求めら
れる。
PユW’/△H 例えば、W’=5Qrrmとすればp=i4om、sる
いは、これら2点間のウェーハの反り量16μmが精度
よく測定できる。この測定積度として角度成分H1また
はH2のピーク自身の角度幅から判断して1〜2μmで
ある。
以上、記述した実施例は、第3図(a)に示した形状を
もつモノクロメータ25を用いた例であるが、この他に
も例えば第4図(a)に示すように(111)面と01
1)而のみならず(100)i11]も含むように表面
加工を施したモノクロメータ27を用いれば、(111
) 、  (100) 、  (1it)の各面からの
反射X線H1,H2,H3(16)が得られる(第4図
(b))。これら反射X線16は、第4図(C)に示す
ように、それぞれ、7783“。
γ67“、403“ のだけ正規のブラッグ角θBから
ずれた角度位置に現われる。このため第2図で説明した
試料23からの反射ピークは3本となり、第3図の実施
例に比してより情報蝋が多くなる特徴がある。
以上の実施例では試料としてシリコン(100)面、4
00反射、非対称反射を与える表面(111)。
(ITT)面、X線源としてCrKα1線を例にとって
示したが、このような非対称反射条件を選択できるX線
源、試料2表面2灰射面の組合せがあればいずれの場合
もこの発明の実施が可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のX線−結晶法により試料ウェーハの反す
獣を測定する構成図、第2図は本発明の詳細な説明する
構成図、第3図(a)、第4図(a)は第2図のモノク
ロメータ部分の二つの例を示す側面図、第3図(b)、
第4図(b)は各モノクロメータ部の光路の説明図、−
第31Z(C)。 第4図(C)は各モノクロメータ部からの反射スペクト
ル図である。図において 11・゛・・・・入射X線、12,15.16・・・・
・・モノクロメータからの反射X線、13・・・・・・
スリットからのX線、14・・・・・・試料からのX線
、21・・・・・・モノクロメータ、22・・・・・・
スリット、23・・・・・・試料ウェーハ、25.27
・・・・・・表面加工したモノクロメータ、26・・・
・フィルム である。 茅1回 察Z問 黛3個 什 /−/2                  Htθ
8.5′θttr6(ネ゛幻 年4−旧

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 単結晶表面に対して所定角度傾いた複数の傾斜面を有し
    これら傾斜面により入射X線を反射させる単結晶モノク
    ロメータと、このモノクロ−メータからの反射X線を受
    ける被測定物の単結晶ウェーハを載置する単結晶ウェー
    ハ保持部と、前記単結晶ウェーハからの反射X線を検出
    しこの反射X線の所定角度に対する広がりを検出する角
    度検出部とを含む単結晶ウェーハ反り測定装置。
JP4744283A 1983-03-22 1983-03-22 単結晶ウエ−ハ反り測定装置 Pending JPS59171810A (ja)

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JP4744283A JPS59171810A (ja) 1983-03-22 1983-03-22 単結晶ウエ−ハ反り測定装置

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JP4744283A JPS59171810A (ja) 1983-03-22 1983-03-22 単結晶ウエ−ハ反り測定装置

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JPS59171810A true JPS59171810A (ja) 1984-09-28

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ID=12775253

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JP4744283A Pending JPS59171810A (ja) 1983-03-22 1983-03-22 単結晶ウエ−ハ反り測定装置

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JP (1) JPS59171810A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100362242B1 (ko) * 2000-12-27 2002-11-23 주식회사 실트론 웨이퍼의 토포그래피 측정방법
CN110595403A (zh) * 2019-10-15 2019-12-20 天津津航计算技术研究所 大尺寸芯片翘曲度测量方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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