(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円板状結晶でありその周囲に方位を示すマークを持つ被検体をそのマークを基に位置決めする位置決め手段と、前記被検体の盤面に沿って当該被検体側面の１点であるＣ点に向けてＸ線ビームを放射するＸ線源と、前記Ｃ点より略前記盤面に沿って回折される回折Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記盤面に直交し略前記Ｃ点を通るδ軸について前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を前記被検体に対し一体的に相対回転させるδ回転機構とを備え、前記被検体の前記マークに対する周方向の前記所定の結晶面の方位を測定する結晶方位測定装置において、第１の前記被検体について正規位置及び表裏反転位置それぞれで前記δ回転を行ったときの前記Ｘ線検出器のピーク出力を与えるδ読み値δ0 + 及びδ180 + より前記δ回転の較正量を計算して記憶し、第２の前記被検体について正規位置で前記δ回転を行ったときの前記Ｘ線検出器のピーク出力を与えるδ読み値δ0 + と前記較正量より第２の前記被検体の前記マークに対する周方向の前記所定の結晶面の方位を計算するデータ処理部を有することを特徴とする結晶方位測定装置。
【請求項２】
前記データ処理部は、既知量として外部から入力された第１の前記被検体あるいは第２の前記被検体の前記所定の結晶面の法線の前記盤面からの倒れ角δ90を基に倒れ角を補正してそれぞれ前記較正量あるいは前記周方向の前記所定の結晶面の方位を計算することを特徴とする請求項１記載の結晶方位測定装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の結晶方位測定装置において、前記盤面に平行で前記被検体の中心と前記Ｃ点を結ぶ方向に略直交するχ軸について前記被検体を９０°回転させ前記盤面上のＣ′点に前記Ｘ線ビームが当たるようになすχ回転機構と、前記盤面に直交するφ軸について前記被検体をφ回転させるφ回転機構とを有し、前記盤面と略直交する方向の前記所定の結晶面の方位を測定することを特徴とする結晶方位測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばシリコンや水晶等の単結晶試料の結晶方位をＸ線回折を利用して測定する結晶方位測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンや水晶等の単結晶を半導体や発振体等の工業製品として使用するためには、その表面が結晶格子面に対して特定の角度になるように切断する必要がある。そのために、試料の結晶格子面を知る必要があるが、一般的に用いられている結晶の格子面測定方法は、Ｘ線回折を利用するものである。試料に対して単一波長のＸ線を入射させるとき、格子面とＸ線の入射角がθ0 になると、そのＸ線が原子により回折される。この時の角度θ0 を回折角度（ブラッグ角）と称し、その角度は格子面間隔とＸ線の波長から計算できるので、Ｘ線の入射角方向を変えながら回折Ｘ線を測定することで結晶の方位を測定することができる。
【０００３】
ここで、円柱状の単結晶インゴットを厚さ０．３mm程度の円板（ウェーハ）に加工する工程で結晶方位測定は通常２度に分けて行われる。まず、単結晶インゴットを円柱状に研削し側面（円柱面）に対し結晶方位の測定を行い側面に軸に沿ったオリエンテーションフラット面（ＯＦ面）あるいはＶ溝を加工し方位の目印とする。次に円柱軸に直角に端部を切断し、この試断面に対し結晶方位の測定を行い定められた結晶面と試断面の傾斜角を求め、結晶面と平行にあるいは所定の角度をなすようにスライシングマシンでウェーハに加工する。ウェーハは周囲のＯＦ面により周方向の結晶方位がわかる。
【０００４】
このようにして作られたウェーハのＯＦ面が正しく加工されているか試験するために再度側面にＸ線ビームを当て周方向の結晶方位の測定を行う。このウェーハの結晶方位測定装置としては、例えば、図１４に示すようなものがある（特開平６−１６７４６３号公報）。この装置では、ウェーハ２０１の側面の１点にウェーハ面に沿ってＸ線ビーム２０３を当て、ウェーハ面に沿ってＸ線ビームを回転させながら回折Ｘ線２０４を検出することで、このときの回転角の基準位置のずれからウェーハ２０１の周方向の結晶方位のずれを測定する。また、この装置では、Ｖ溝２０９を持つウェーハ２０１を２個のガイドピン２０６ａ，２０６ｂとその垂直２等分線上をバネで動く係合ピン２０７で挟んで保持し、係合ピン２０７とＶ溝２０９が係合するようにして位置決めを行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のウェーハの結晶方位測定装置は、回転角の基準位置を予め機械測定あるいは方位既知の結晶等を使って測定しておく必要があるという問題がある。また、結晶面のウェーハ面からの倒れ角が大きいと測定誤差が大きくなるという問題があり、特に結晶面から故意に傾斜させてカットするオフカットのウェーハに対しては適応できないという問題がある。また従来装置は側面専用でありウェーハ面は測定できなかった。次に、従来装置のＶ溝付きウェーハの位置決め機構は手動操作用であり自動的にウェーハ交換する場合、Ｖ溝を係合ピンに合わせる別の機構を要するという問題がある。またこの機構でウェーハ加工前のＶ溝付き単結晶インゴットを位置決めする場合、重量の大きい単結晶インゴットをＶ溝を介して係合ピンで押して動かすためＶ溝の破損や係合ピンの耐久性の問題がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、第１に回転角の基準位置測定を不要とすることができ、第２に較正量を簡便に測定して、通常の測定を正規位置片面だけの測定で倒れ角に影響されずに結晶面方位を短時間で正確に求めることができ、第３に１つの装置でウェーハの側面・盤面両方の結晶面方位を測定することができ、第４に溝付きウェーハの手動・自動交換に対応できる正確な位置決め機能を持たせることができ、第５に溝付き結晶インゴットをその直径が変化しても正確に位置決めすることができる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】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、略円板状結晶でありその周囲に方位を示すマークを持つ被検体をそのマークを基に位置決めする位置決め手段と、前記被検体の盤面に沿って当該被検体側面の１点であるＣ点に向けてＸ線ビームを放射するＸ線源と、前記Ｃ点より略前記盤面に沿って回折される回折Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記盤面に直交し略前記Ｃ点を通るδ軸について前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を前記被検体に対し一体的に相対回転させるδ回転機構とを備え、前記被検体の前記マークに対する周方向の前記所定の結晶面の方位を測定する結晶方位測定装置において、第１の前記被検体について正規位置及び表裏反転位置それぞれで前記δ回転を行ったときの前記Ｘ線検出器のピーク出力を与えるδ読み値δ0 + 及びδ180 + より前記δ回転の較正量を計算して記憶し、第２の前記被検体について正規位置で前記δ回転を行ったときの前記Ｘ線検出器のピーク出力を与えるδ読み値δ0 + と前記較正量より第２の前記被検体の前記マークに対する周方向の前記所定の結晶面の方位を計算するデータ処理部を有することを要旨とする。
この構成により、第１の被検体のδ0 + とδ180 + を平均してδ回転の較正量が計算される。この較正量は表裏反転軸に結晶面方位が合っているときピーク出力を与えるδ値、即ちδ回転の基準位置に相当する。第２の被検体のδ読み値δ0 + から較正量を減算することで、第２の被検体についての基準位置に対する結晶面方位が求められる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の結晶方位測定装置において、前記データ処理部は、既知量として外部から入力された第１の前記被検体あるいは第２の前記被検体の前記所定の結晶面の法線の前記盤面からの倒れ角δ90を基に倒れ角を補正してそれぞれ前記較正量または前記周方向の前記所定の結晶面の方位を計算することを要旨とする。この構成により、較正量を計算する際、第１の被検体の倒れ角δ90の補正が行われる。また結晶面方位を求める際に第２の被検体の倒れ角δ90の補正が行われる。これにより倒れ角が大きな被検体に対しても精度よく結晶面方位を求めることが可能となる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の結晶方位測定装置において、前記盤面に平行で前記被検体の中心と前記Ｃ点を結ぶ方向に略直交するχ軸について前記被検体を９０°回転させ前記盤面上のＣ′点に前記Ｘ線ビームが当たるようになすχ回転機構と、前記盤面に直交するφ軸について前記被検体をφ回転させるφ回転機構とを有し、前記盤面と略直交する方向の前記所定の結晶面の方位を測定することを要旨とする。この構成により、１つの装置で、ウェーハの側面及び盤面と略直交する方向の所定の結晶面の方位を測定することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１乃至図４は、本発明の第１の実施の形態を示す図である。まず、図１を用いて結晶方位測定装置の構成を説明する。円板状結晶であるウェーハ１が、テーブル８の上に置かれ、テーブル８の一端に固定されている位置決め手段としての位置決め板９にＯＦ面（マーク）１７が当接するようにスプリングで加勢された２つの押さえピン１０ａ，１０ｂで押さえられている。δフレーム６上にはＸ線源としてのＸ線管２とＸ線検出器５が固定されており、Ｘ線管２から線源コリメータ３を通ってＸ線ビーム４ａがＯＦ面１７上の１点であるＣ点に当てられるようになっている。Ｘ線検出器５はＣ点から２αの角度を持って回折されるＸ線ビーム４ｂを測定するように配置されている。αは測定対象結晶面のブラッグ角をθ0 として、α＝（９０°−θ0 ）で求められる。δフレーム６はＣ点を通ってウェーハ１の盤面に垂直なδ軸に対しδ駆動部７によりδ回転させられる。Ｘ線管２は管電圧４０ｋＶの銅をターゲットとするもので、約８ｋｅＶの銅の特性Ｘ線Ｋαを使用する。Ｘ線検出器５はガスを用いた比例計数管であり、Ｘ線のフォトンカウントを行うものである。δ駆動部７は機構制御部１１を介してデータ処理部１４に接続されている。機構制御部１１はデータ処理部１４からの駆動タイミングや駆動量の指令を受け、それに従って機構部を制御するととも機構部のステータス情報をデータ処理部１４に送る。Ｘ線管２はＸ線制御部１２を介してデータ処理部１４に接続されている。Ｘ線制御部１２はＸ線管２に電力を供給するとともに管電圧、管電流の制御及びデータ処理部１４からの指令でＸ線管２のＯＮ・ＯＦＦを行う。Ｘ線検出器５はデータ収集部１３を介してデータ処理部１４に接続されている。データ収集部１３はデータ処理部１４からの測定開始信号によりＸ線検出器５の出力パルスをカウントしてデジタルデータとしてデータ処理部１４に送る。データ処理部１４は通常のパソコンであり、マンマシンインタフェースとしてのキーボード１５と表示器１６とが接続されている。ここで、メニュー、ステータス、結果等の表示や、メニュー選択、測定開始、測定中断などの操作者による入力が行われる。データ処理部１４は記憶されているシーケンスに従って各部を制御し測定を行い、記憶されている計算処理プログラムに従って結果を計算する。
【００１７】
次に、本実施の形態の作用を説明する。操作者は、表示器１６とキーボード１５により測定モードを選択してＯＦ面１７に対する周方向の測定対象結晶面の方位を測定するが、モードの選択で異なった測定法が可能である。測定モードは、▲１▼２方位モード、▲２▼較正モード、▲３▼１方位モード、▲４▼倒れ角補正付き較正モード、▲５▼倒れ角補正付き１方位モード、の５つがある。以下、各測定法に分けて作用を説明する。
【００１８】
第１の測定法；第１の測定法は、▲１▼２方位モードを用いる。この測定法は、ウェーハの正規位置と表裏反転位置の２つの位置で測定する。まず操作者は、ウェーハ１を、テーブル８の上にそのＯＦ面１７が位置決め板９に当接するように設定する。測定をスタートさせるとデータ処理部１４からの指令で次のように測定が行われる。Ｘ線管２がＯＮされるとともに、δ回転が始点から走査を始める。ＯＦ面１７と略垂直である測定対象結晶面の法線がＸ線ビーム４ａとαの角度となる時、回折が起こりＸ線検出器５の出力にピークが生じる。このときのδ読み値、δ0 + を記憶し、「次は裏面」を表示して測定待ち状態にする。操作者は、ウェーハ１を反転して設定し、再スタートさせる。上記と同様に測定が行われ、δ読み値、δ180 + が得られる。データ処理部１４はδ0 + とδ180 + から結晶面法線のＯＦ面法線に対する周方向のずれδ0 を計算する。この計算でδ読み値は位置決め板９を基準としてオフセット分が打ち消されるので特別なδ回転の較正が不要となる。また、結晶面法線に倒れ、即ち盤面からのずれδ90がある場合でも正確に周方向のずれδ0 が求まる。
【００１９】
＜δ0 + とδ180 + からδ0 を求める計算＞；図２に計算用座標を示す。ｘｙｚはウェーハ１に固定した座標で、面ｘｚは盤面に平行で、ｚ軸はＯＦ面法線に一致する。図３には計算を説明するための図を示す。これは方向を示す球面上の図である。Ｓ0 とＳ180 はそれぞれ正規位置、反転位置におけるピーク出力時のＸ線ビーム４ａの入射方向である。Ｓt はδの測定起点であり、δ＝０のとき、Ｘ線ビーム４ａ，４ｂの中間のδ基準方向がＳt に一致する。Ｓt ，ｚ軸間距離（角度）がδの較正量δ* である。ｈは結晶面法線方向で、倒れ角が０なので直線ｚｘ上にある。ｈとＳt 間距離（角度）が各測定読み値である。図３より、次のδ0 を求める式が求められる。
【００２０】
δ0 ＝（δ0 + −δ180 + ）／２      …（１）
図３の倒れ角が０でない場合を図４に示す。ｈとＳ0 ，Ｓ180 間距離（角度）はそれぞれαである。δ0 + ，δ180 + はそれぞれδ90＝０の場合に比べε0 だけ小さくなる。式（１）により、このε0 が打ち消され、δ90が０でなくても正しくδ0 が求められることがわかる。＜＞終了。
【００２１】
第２の測定法；第２の測定法は、▲２▼較正モードと▲３▼１方位モードを用いる。この測定法は、較正時のみウェーハの正規位置と表裏反転位置の２つの位置で測定し、通常は正規位置でのみ測定する。較正はδ回転の較正であり、機械的なずれの較正であるので頻繁に行う必要はない。まず、▲２▼較正モードで較正するが、このときは上記第１の測定法で述べたのと同様にδ0 + とδ180 + を求め、これより較正量δ* を計算し記憶する。次に、▲３▼１方位モードで通常の測定を行う。操作者は、ウェーハ１を正規位置でテーブル８に設定し、測定をスタートさせると同様にδ0 + が得られる。データ処理部１４はδ0 + とδ* から結晶面法線のＯＦ面法線に対する周方向のずれδ0 を計算する。この測定法は較正、測定ともに結晶面法線に倒れ、即ち盤面からの角度ずれδ90がないことを前提としている。実際は倒れによる誤差が生じるが、この誤差波及は小さい。例えば、通常、倒れ角が０．３度以下ならδ* とδ0 に生ずる誤差は０．００５度以下となり実用上問題ない。
【００２２】
＜δ0 + とδ180 + からδ* を求める計算＞；図３より、次のδ* を求める式が求められる。
【００２３】
δ* ＝（δ0 + ＋δ180 + ）／２      …（２）
＜＞終了。
【００２４】
＜δ0 + とδ* からδ0 を求める計算＞；図３より、次のδ0 を求める式が求められる。
【００２５】
δ0 ＝δ0 + −δ*                   …（３）
＜＞終了。
【００２６】
第３の測定法；第３の測定法は、▲４▼倒れ角補正付き較正モードと▲５▼倒れ角補正付き１方位モードを用いる。この測定法は、上記第２の測定法とほぼ同じであるが倒れ角が０でなくても既知である場合に適応できる方法である。操作者が較正と測定それぞれで倒れ角δ90を入力してやるとデータ処理部１４は倒れ角補正してそれぞれδ* とδ0 を計算する。この測定法はオフカットのウェーハの測定に用いる。オフカットは結晶面からずらしてウェーハをスライスするもので４度オフがよく用いられる。この測定法は較正時、倒れ角０度のウェーハを用いれば較正時のモードは▲２▼較正モードでもよい。また、倒れ角既知のウェーハを用いて▲４▼倒れ角補正付き較正モードで較正し、倒れ角０度のウェーハを▲３▼１方位モードで測定することもできる。なお、▲４▼倒れ角補正付き較正モード、▲５▼倒れ角補正付き１方位モードは、倒れ角０度を入力すれば、それぞれ▲２▼較正モード、▲３▼１方位モードと同じ結果を与える。
【００２７】
＜δ0 + ，δ180 + 及びδ90からδ* を求める計算（倒れ角補正付き）＞；図４に計算を説明するための図を示す。これは方向を示す球面上の図である。記号は図３と同様でこれはδ90≠０の場合である。δ90は図記載の向きを＋にとる。
ｈとＳ0 ，Ｓ180 間距離（角度）がそれぞれαのときピーク出力となる。球面三角法によりδ0 ，Ｌ2 ，ξ0 ，ε0 を中間変数としてδ* が次のように求まる。ここで逆三角関数は主値をとる。
【００２８】
【数１】
0003943248.tif 000002
【００２９】
＜δ0 + ，δ* 及びδ90からδ0 を求める計算（倒れ角補正付き）＞；図４に計算を説明するための図を示す。δ* の計算と同様に、球面三角法によりδs0，ξ，Ｌ，Ｐ1 ，βを中間変数としてδ0 が次のように求まる。ここで逆三角関数は主値をとる。
【００３０】
【数２】
0003943248.tif 000003
【００３１】
本実施の形態の効果を述べる。第１の測定法では、δ読み値は位置決め板９を基準としてオフセット分が打ち消されるので特別なδ回転の較正が不要で、正確に測定できる。また、結晶面法線に倒れ、即ち盤面からの角度ずれδ90がある場合でも正確に周方向のずれδ0 が求まる。第２の測定法では、δ読み値の較正量δ* を短時間で容易に自動測定できる。これにより通常の測定は片面だけの測定で短時間に正確に測定できる。第３の測定法では、較正に用いたウェーハの結晶面倒れ角の補正をするので倒れ角に影響されず正確に較正ができる。また、通常の測定は対象のウェーハの結晶面倒れ角の補正をするので倒れ角に影響されず、片面だけの測定で短時間に正確な測定ができる。特にオフカットのウェーハの片面だけからの測定が可能になる。
【００３２】
次いで、第１の実施の形態の変形例を述べる。上記第１の実施の形態において、Ｘ線検出器はδ回転させず固定としてもよい。ただし、δ回転させた方がＸ線ビーム４ｂの入射位置の変化が少ないので好ましい。またδ回転はウェーハ側で行ってもよい。上記第１の実施の形態は、ＯＦ面を持つウェーハを例としたが他のウェーハ例えばＶ溝を持ったウェーハにも適用できることは明らかである。Ｘ線も銅のＫα線に限られず、Ｘ線検出器も電離箱やシンチレータと蛍光増倍管の組合わせのようなものでもよい。
【００３３】
図５及び図６には、本発明の第２の実施の形態を示す。なお、図５、図６及び後述の各実施の形態を示す図において、前記図１における機器及び部材等と同一ないし均等のものは前記と同一符号を以って示し、重複した説明を省略する。図５を用いて、本実施の形態の構成を説明する。円板状結晶であるウェーハ１が、テーブル２１の上に置かれ、テーブル２１の一端に固定されている位置決め板９にＯＦ面１７が当接するようにスプリングで加勢された２つの押さえピン２２ａ，２２ｂで押さえられている。テーブル２１は、テーブル面、即ちウェーハ１の盤面に垂直なφ軸に対しφ駆動部２４によりφ回転させられる。またテーブル２１及びφ駆動部２４はφ軸に垂直なχ軸に対しχ駆動部２６により９０°回転させられる。φ＝０°の時、ＯＦ面１７とχ軸が平行になるようになされている。δ駆動部７、φ駆動部２４及びχ駆動部２６は機構制御部２７を介してデータ処理部２８に接続されている。機構制御部２７はデータ処理部２８からの駆動タイミングや駆動量の指令を受け、それに従って機構部を制御するとともに機構部のステータス情報をデータ処理部２８に送る。
【００３４】
次に、本実施の形態の作用を説明する。本実施の形態では、ウェーハ１の側面と盤面が切替えられる。側面の測定ではＯＦ面１７に対する周方向の測定対象結晶面の方位を測定し、盤面の測定では盤面法線に対する測定対象結晶面の法線のずれを測定する。操作者は表示器１６とキーボード１５により測定を切替える。
【００３５】
側面測定；側面測定では、図５に示すとおりφとχは０°に設定され、この設定が測定の間固定される。そして、前記第１の実施の形態と同様に測定対象結晶面の周方向の方位δ0 が測定される。
【００３６】
盤面測定；盤面測定では、図６に示すとおりχは９０°に設定され、この設定が測定の間固定される。φについては９０°おきの４方位あるいは２方位について測定が行われる。この測定では測定対象結晶面の法線は盤面とほぼ垂直である。まず操作者は、ウェーハ１を、テーブル２１の上に設定する。測定をスタートさせるとデータ処理部２８からの指令で次のように測定が行われる。φが最初の位置に設定され、Ｘ線管２がＯＮされるとともに、δ回転が始点から走査を始める。盤面とほぼ垂直である測定対象結晶面の法線がＸ線ビーム４ａとαの角度となる時、回折が起こりＸ線検出器５の出力にピークが生じる。このときのδ読み値、δ0 + を記憶する。φの設定を変えそれぞれδ読み値、δ90+ ，δ180 + ，δ270 + を記憶する（４方位の場合）。記憶した各δ読み値から結晶面法線の盤面法線からのずれδ0 ，δ90を計算する。ここでδ0 はＯＦ面１７に沿った方向のずれ、δ90はそれと直交する方向のずれである。盤面測定で得られたδ90は側面測定での法線倒れ角δ90に一致するので、側面測定においては盤面測定の結果を反映して倒れ角補正することが可能である。
【００３７】
0003943248.tif 000004
【００３８】
本実施の形態の効果を述べる。本実施の形態によれば、１つの装置でウェーハの盤面と側面の両方の結晶方位が測定可能である。また、盤面測定で結晶面の倒れ角がわかるのでこれを反映させて側面測定の精度を上げることができる。
【００３９】
次いで、第２の実施の形態の変形例を述べる。本実施の形態では、ＯＦ面を持つウェーハを例としたが他のウェーハ例えばＶ溝を持ったウェーハにも適用できることは明らかである。自動的に盤面測定と側面測定を続けて行わせることもできる。このとき、盤面測定で得られたδ90を自動的に倒れ角として補正に用いることができる。ウェーハのテーブルとの密着性をよくするため、エアー吸着を用いてもよい。また、ウェーハの自動供給装置を設けて全自動とし、全数検査に対応させることもできる。
【００４０】
図７には、本発明の第３の実施の形態を示す。本実施の形態の機構部の構成を説明すると、測定対象の円柱状結晶である結晶インゴット３１が保持台３２上の２つの保持板３３ａ，３３ｂに支えられている。２つの保持板３３ａ，３３ｂは、中心平面３４に対し互いに鏡像の形をなしており摩擦の少ないテフロン等が用いられている。この２つの保持板３３ａ，３３ｂの中間にはＶ溝３５に係合する係合板３６が中心平面３４上に配置され、中心平面３４に沿って動くようにガイド３７ａ，３７ｂで保持されている。係合板３６はスプリング３８により加勢されＶ溝３５に係合される。これにより結晶インゴット３１は中心Ｏに対するＶ溝３５の方向が常に中心平面３４の方向になるように位置決めされるようになっている。結晶インゴット３１の一端側に測定部が配置されている。結晶インゴット３１の端面の１点であるＣ点に向けてＸ線ビーム４ａを放射するＸ線管２とＣ点で回折されたＸ線ビーム４ｂを検出するＸ線検出器５がＣ点を通りインゴット軸に垂直なδ軸に対し一体でδ駆動部３９によりδ回転させられる。Ｘ線管２、Ｘ線検出器５及びδ駆動部３９は一体でＣ点を通りインゴット軸に平行なφ軸に対しφ駆動部４０によりφ回転させられる（インゴット軸とφ軸は一致していなくてもよい）。機構部以外の部分の構成は前記第１あるいは第２の実施の形態とほぼ同様である。
【００４１】
次に、本実施の形態の作用を説明する。操作者は、結晶インゴット３１を保持台３２の上に載せ、インゴット軸について結晶インゴット３１を回転させる。係合板３６がＶ溝３５に係合すると結晶インゴット３１が固定される。これにより、結晶インゴット３１を代えて直径が変化してもＶ溝３５の方向は常に中心平面３４の方向に位置決めされる。測定は、φを設定し、δを走査してＸ線検出器５の出力ピークをサーチする。そして、第２の実施の形態と同様に行い、対象結晶面法線の端面法線からのずれを求める。
【００４２】
本実施の形態の効果を述べる。本実施の形態によれば、重量の大きい結晶インゴット３１をＶ溝３５を基準に正確に位置決めできる。簡単な機構でよく、Ｖ溝３５を介して係合板３６で結晶インゴット３１を押して動かすことはないので係合板３６の耐久度がよい利点がある。また、結晶インゴット３１の直径が変化しても正確に位置決めできる。
【００４３】
図８を用いて、第３の実施の形態の変形例を述べる。この変形例は結晶インゴット３１を保持する部分が異なっている。結晶インゴット３１は保持台３２上の２つの保持ローラ４１ａ，４１ｂに支えられている。２つの保持ローラ４１ａ，４１ｂは平行で、中心平面３４に対し互いに鏡像位置に配置されている。フォトセンサ４４は係合板３６の位置を検出し、その係合板３６がＶ溝３５に係合されているとき出力を出す。保持ローラ４１ａはモータ４２によりベルト４３を介して回転される。保持ローラ４１ａ，４１ｂ及びモータ４２により回転手段が構成されている。保持ローラ４１ａの回転により結晶インゴット３１が回転されるが、係合板３６がＶ溝３５に係合しているときは保持ローラ４１ａあるいはベルト４３が空回りするように摩擦が調整されている。フォトセンサ４４、モータ４２ともに図示してないデータ処理部に接続され信号送信や制御がなされる。
【００４４】
この変形例の作用を説明する。操作者は、結晶インゴット３１を保持ローラ４１ａ，４１ｂの上に載せ、測定をスタートさせるとデータ処理部は保持ローラ４１ａを回転させＶ溝３５への係合板３６の係合を検出して回転を止める。このあと第３の実施の形態と同様に測定が行われる。なお、ここでは保持ローラ４１ａをモータ４２で回転させたが手動回転としてもよい。このときはフォトセンサ４４はなくてもよいが位置決め終了表示に用いてもよい。
【００４５】
この変形例の効果を述べる。この変形例の効果は第３の実施の形態とほぼ同様であるが、さらに位置決めが自動的に行われる利点がある。手動回転とした場合は、保持板の場合に比べて保持ローラ４１ａ，４１ｂにより回転がスムーズになる利点がある。
【００４６】
図９には、本発明の第４の実施の形態を示す。本実施の形態の機構部は前記第１の実施の形態のウェーハの位置決めする部分をＶ溝付きウェーハ用に変更したものであり、他の部分は、ほぼ同じである。機構部以外は第１の実施の形態と同じである。本実施の形態の機構部の構成を説明すると、テーブル５１の上にウェーハ１が載せられる。テーブル５１にはウェーハ１に干渉しないようにテーブル面に沿ってレール５３が取り付けられている。レール５３にはスライド板５４，５５がスライドするように支持され、スライド板５４はクランプ５８で固定されている。スライド板５５は一端がスプリング６２でスライド板５４に接続されている。スライド板５５の上にはＶ溝６５に係合する係合ピン５７がスプリング６３で加勢されて同じ方向にスライドするように取り付けられている。スライド板５５には、さらにアーム５６を介して２つの押さえピン５２ａ，５２ｂがテーブル５１面上で係合ピン５７のスライド軌道に対し対称になるように取り付けられている。スライド板５５の一端はスライド板５４上に回転軸を持つレバー５９に接続されている。テーブル５１の一端には固定ピン６０が押さえピン５２ａ，５２ｂと対向して固定されてウェーハ１を位置決めするようになされ、さらにピン６１がスプリング６４でウェーハ１を押さえるように設置されている。
【００４７】
次に、本実施の形態の作用を説明する。操作者は、まずウェーハ１の種別による大きさに合わせてスライド板５４を移動させ、クランプ５８で固定する。次にレバー５９を使って押さえピン５２ａ，５２ｂを右側に動かしＶ溝６５が係合ピン５７に合うようにウェーハ１を置き、レバー５９を戻す。押さえピン５２ａ，５２ｂはスプリング６２によりスライド方向に連動して動き、固定ピン６０と連携してウェーハ１を固定する。同時に係合ピン５７がＶ溝６５に係合する。ピン６１はこれに共同してウェーハ１を中心方向に押さえ初期位置ずれによるウェーハ１の外れを防止する。これにより、ウェーハ１を代えて直径が変化してもウェーハ中心ＯからみたＶ溝６５の方向は常にスライドの方向になる。以後の測定は第１の実施の形態と同様である。なお、本実施の形態でウェーハ１の位置決めは固定ピン６０と押さえピン５２ａ，５２ｂによって行われピン６１は補助的な役割であり本質的でない。
【００４８】
本実施の形態の効果を述べる。本実施の形態によれば、Ｖ溝６５付きのウェーハ１の位置決めを正確に行うことができる。異なった大きさのウェーハに対応でき、Ｖ溝６５の方向を一定にできる。
【００４９】
次いで、第４の実施の形態の変形例を述べる。各ピンをテーブル５１の面に向かって細くなるようにテーパ状にしてもよい。これにより、ウェーハ１のテーブル面からの浮き上がりを防止し、測定精度を上げることができる。各ピンを回転ローラにして、どれかをモータあるいは手動で回転させウェーハ１を回転させるようにしてもよい。これにより、ウェーハ１を置くときＶ溝を合わせる必要がなくなる。まずウェーハ１を挟み込みそれから回転させＶ溝を合わせる。係合後は回転は空回りする。ウェーハ１を回転させる場合、操作者によるウェーハ１の載置が容易となり、載置の自動化も容易になる。
【００５０】
図１０には、本発明の第５の実施の形態を示す。本実施の形態の機構部は前記第４の実施の形態のウェーハの位置決めする部分を変更したものであり、他の部分は、ほぼ同様である。本実施の形態の機構部の構成を説明すると、テーブル５１にはウェーハ１に干渉しないようにテーブル面に沿ってレール７２が取り付けられている。レール７２にはスライド板７３，７４がスライドするように支持され、スライド板７３はスライド駆動部７６でスライドされるようになっている。スライド板７３上にはフォトセンサ８３があり、スライド板７４で反射された光を受光し、スライド板７４が一定距離になったときに出力を出すようになっている。スライド板７４は一端がスプリング８０でスライド板７３に接続されている。スライド板７４の上にはＶ溝６５に係合する係合ピン５７がスプリング８１で加勢されて同じ方向にスライドするように取り付けられている。スライド板７４には、さらにアーム７５を介して２つの押さえローラ７１ａ，７１ｂがテーブル５１面上で係合ピン５７のスライド軌道に対し対称になるように取り付けられている。テーブル５１の一端には固定ローラ７７が押さえローラ７１ａ，７１ｂと対向して固定されてウェーハ１を位置決めするようになされ、さらにローラ７８がスプリング８２でウェーハ１を押さえるように設置されている。各ローラ７１，７７，７８はテーブル５１の面に垂直な軸に対しそれぞれ回転するように取り付けられ、ローラ７１，７７はフリーに回転し、ローラ７８はモータ７９により回転されるようになっている。このローラ７８及びモータ７９により回転手段が構成されている。モータ７９、スライド駆動部７６及びフォトセンサ８３は図示してない機構制御部を介して図示してないデータ処理部に接続されている。
【００５１】
次に、本実施の形態の作用を説明する。操作者は、まずウェーハ１の種別とウェーハ装着指令をキーボードより入力する。データ処理部はウェーハ１の種別による大きさに合わせてスライド板７３を右に移動させ固定する。スプリング８０に繋がったスライド板７４にしたがって押さえローラ７１ａ，７１ｂも右に移動する。この状態で操作者はウェーハ１を置き、測定開始を入力する。データ処理部はフォトセンサ８３の出力があるまでスライド板７３を左に移動させ固定させる。この状態で押さえローラ７１ａ，７１ｂはスプリング８１によりスライド方向に連動して加勢され、固定ローラ７７と連携してウェーハ１を固定する。次にモータ７９を回転させローラ７８でウェーハ１を回転させる。係合ピン５７がＶ溝６５に係合するとローラ７８は空回り状態となり、次にモータ７９が停止されウェーハ１の位置決めが終わる。これによりウェーハ１を代えて直径が変化してもウェーハ中心ＯからみたＶ溝５６の方向は常にスライドの方向になる。以後の測定は第１の実施の形態と同様である。なお、本実施の形態でウェーハ１の回転はローラ７８で行ったが、固定ローラ７７あるいは押さえローラ７１ａ，７１ｂで行ってもよい。また、係合ピン５７はローラとしてもよい。また、係合ピン５７に位置センサを付け係合を検出してモータ７９を停止させてもよい。フォトセンサ８３は機械式スイッチでもよい。
【００５２】
本実施の形態の効果を述べる。本実施の形態によれば、Ｖ溝６５付きのウェーハ１の位置決めを正確に行うことができる。異なった大きさのウェーハに対応でき、Ｖ溝６５の方向を一定にできる。また、操作者によるウェーハ１の載置が容易となり、載置の自動化も容易になる。
【００５３】
次いで、図１１を用いて第５の実施の形態の変形例を述べる。この変形例は第５の実施の形態のウェーハの位置決めする部分を変更したものであり、他の部分は同様である。テーブル５１にはウェーハ１に干渉しないようにテーブル面に沿ってレール７２が取り付けられている。レール７２にはスライド板８４がスライドするように支持され、スライド板８４はスライド駆動部７６でスライドされるようになっている。スライド板８４の上にはＶ溝６５に係合する係合ピン５７がスプリング８１で加勢されて同じ方向にスライドするように取り付けられている。スライド板８４には、さらにアーム７５を介して２つの押さえローラ７１ａ，７１ｂがテーブル５１面上で係合ピン５７のスライド軌道に対し対称になるように取り付けられている。テーブル５１の一端には押さえローラ７１ａ，７１ｂと対向してローラ７８、ローラ８５が配置され、それぞれスプリング８２，８６でウェーハ１を押さえて位置決めするようになされている。各ローラ７１，７８，８５はテーブル５１の面に垂直な軸に対しそれぞれ回転するように取り付けられ、ローラ７１，８５はフリーに回転し、ローラ７８はモータ７９により回転されるようになっている。テーブル５１の一端のＣ点（測定点）近傍にはウェーハ１に干渉しないようにフォトセンサ８７が取り付けられ、ウェーハ１で反射された光を受光してウェーハ１がＣ点を覆っているときに出力を出す。テーブル５１の面には多数の吸着穴ｖがあり、各吸着穴ｖは配管８８によりポンプ８９に繋がっている。ポンプ８９で排気することによりウェーハ１がテーブル５１に吸着される。モータ７９、スライド駆動部７６、フォトセンサ８７及びポンプ８９は図示してない機構制御部を介して図示してないデータ処理部に接続されている。
【００５４】
この変形例の作用を説明する。操作者は、まずウェーハ１の種別とウェーハ装着指令をキーボードより入力する。データ処理部はウェーハ１の種別による大きさに合わせてスライド板８４を右に移動させ固定する。この状態で操作者はウェーハ１を置き、測定開始を入力する。データ処理部はフォトセンサ８７の出力があるまでスライド板８４を左に移動させ固定させる。この状態でローラ７８，８５はそれぞれスプリング８２，８６により加勢され、押さえローラ７１ａ，７１ｂと連携してウェーハ１を固定する。このときウェーハ１の先端がＣ点に合った状態となる。次にモータ７９を回転させローラ７８でウェーハ１を回転させる。係合ピン５７がＶ溝６５に係合するとローラ７８は空回り状態となり、次にモータ７９が停止され、ポンプ８９によりウェーハ１がテーブル５１に吸着され位置決めが終わる。これによりウェーハ１を代えて直径が変化してもウェーハ中心ＯからみたＶ溝６５の方向は常にスライドの方向になるとともに、ウェーハ１の先端が常にＣ点に合った状態となる。以後の測定は第１の実施の形態と同様である。
【００５５】
この変形例の効果を述べる。この変形例によれば、Ｖ溝６５付きのウェーハ１の位置決めを正確に行うことができる。異なった大きさのウェーハ１に対応でき、Ｖ溝６５の方向を一定にできるとともにウェーハ１の縁を正確に測定点に合わせることができる。また、吸着によりウェーハ１の浮きがなくなり位置決め精度がよくなる。また、操作者によるウェーハ１の載置が容易となり、載置の自動化も容易になる。
【００５６】
図１２には、本発明の第６の実施の形態を示す。本実施の形態の機構部は前記第４の実施の形態のウェーハの位置決めする部分を変更したものであり、他の部分は、ほぼ同様である。図１２は機構が見えやすいようにウェーハ１を載せるテーブルは取り外した状態になっている。本実施の形態の機構部の構成を説明すると、回転板９４は固定板９３の周りにモータ９５で回転され、これに伴いリンク９１ａと９２ａ、９１ｂと９２ｂ、９１ｃと９２ｃでそれぞれ接続された位置決め部材としての３つのローラ９０ａ，９０ｂ，９０ｃが回転軸Ｏに対し対称に内側に向かって回転しウェーハ１の外周を押さえるようになっている。このときベルト９６とスプリング９７ａ，９７ｂの作用で弾性的に押さえられる。次にスプリング１０２で外周に押さえ付けられたモータ１０１でウェーハ１が回転されスプリング１００で加勢された係合ピン９８がＶ溝６５に係合するとモータ１０１が空回り状態となり停止される。以上によりウェーハ１の位置決めが終了する。ウェーハ１を代えて直径が変化してもウェーハ中心ＯからみたＶ溝６５の方向は常に一定の方向になる。本実施の形態では、３つのローラ９０ａ，９０ｂ，９０ｃを用いたが４つでも同様に位置決めすることができる。
【００５７】
本実施の形態の効果を述べる。本実施の形態によれば、Ｖ溝６５付きのウェーハ１の位置決めを正確に行うことができる。異なった大きさのウェーハに対応でき、Ｖ溝６５の方向を一定にできる。また、操作者によるウェーハ１の載置が容易となり、載置の自動化も容易になる。さらに３つのローラ９０ａ，９０ｂ，９０ｃで周囲より対称に挟み込むので確実に位置決めできる。
【００５８】
図１３を用いて、第６の実施の形態の変形例を述べる。この変形例は第６の実施の形態のリンク機構をカム機構に代えたものである。テーブル１０８には３つのローラ９０ａ，９０ｂ，９０ｃがスライド溝１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ内を放射状にスライドするように保持され、ローラ９０ａ，９０ｂ，９０ｃはそれぞれピン１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃを通じてカム１０５の溝１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃに接合されている。モータ９５でカム１０５が回転されると３つのローラ９０ａ，９０ｂ，９０ｃは回転軸Ｏに対しスライド溝１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃを対称に内側に向かって動きウェーハ１の外周を押さえる。このときベルト９６とスプリング９７の作用で弾性的に押さえられる。以後は第６の実施の形態と同様である。この変形例では、スライド溝１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃを放射状としたが、必ずしも中心を向いている必要はなく、動きが回転軸Ｏに対し対称になっていればよい。またローラは４つでもよい。
【００５９】
この変形例の効果は、第６の実施の形態の効果と同様である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、略円板状結晶である第１の被検体について正規位置及び表裏反転位置それぞれでδ回転を行ったときのＸ線検出器のピーク出力を与えるδ読み値δ0 + 及びδ180 + より前記δ回転の較正量を計算して記憶し、第２の被検体について正規位置で前記δ回転を行ったときの前記Ｘ線検出器のピーク出力を与えるδ読み値δ0 + と前記較正量より第２の被検体のマークに対する周方向の所定の結晶面の方位を計算するデータ処理部を具備させたため、δ回転の較正量を短時間で容易に自動測定することができて、通常の測定である第２の被検体については、正規位置の片面だけの測定で、基準位置に対する結晶面方位を短時間で正確に求めることができる。
【００６２】
請求項２記載の発明によれば、前記データ処理部は、既知量として外部から入力された第１の前記被検体あるいは第２の前記被検体の前記所定の結晶面の法線の前記盤面からの倒れ角δ90を基に倒れ角を補正してそれぞれ前記較正量または前記周方向の前記所定の結晶面の方位を計算するようにしたため、通常の測定である第２の被検体について正規位置の片面だけの測定で、倒れ角に影響されずに基準位置に対する結晶面方位を短時間で正確に求めることができる。
【００６３】
請求項３記載の発明によれば、略円板状結晶である被検体の盤面に平行で前記被検体の中心とＣ点を結ぶ方向に略直交するχ軸について前記被検体を９０°回転させ前記盤面上のＣ′点に前記Ｘ線ビームが当たるようになすχ回転機構と、前記盤面に直交するφ軸について前記被検体をφ回転させるφ回転機構とを有し、前記盤面と略直交する方向の所定の結晶面の方位を測定するようにしたため、１つの装置で、ウェーハ（円板状結晶）の側面と盤面両方の所定の結晶面方位を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である結晶方位測定装置を示す構成図である。
【図２】上記第１の実施の形態における計算用座標を示す図である。
【図３】上記第１の実施の形態における第１、第２の測定法の計算を説明するための図である。
【図４】上記第１の実施の形態における第３の測定法の計算を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図６】上記第２の実施の形態の作用を説明するための図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態の機構部を示す構成図である。
【図８】上記第３の実施の形態の変形例の機構部を示す構成図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態の機構部を示す構成図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態の機構部を示す構成図である。
【図１１】上記第５の実施の形態の変形例の機構部を示す構成図である。
【図１２】本発明の第６の実施の形態の機構部を示す構成図である。
【図１３】上記第６の実施の形態の変形例の機構部を示す構成図である。
【図１４】従来の結晶方位測定装置の構成図である。
【符号の説明】
１  ウェーハ（円板状結晶）
２  Ｘ線管（Ｘ線源）
５  Ｘ線検出器
６  δフレーム
７，３９  δ駆動部
９ａ，９ｂ  位置決め板（位置決め手段）
１４，２８  データ処理部
１７  ＯＦ面（マーク）
２４，４０  φ駆動部
２６  χ駆動部
３１  結晶インゴット（円柱状結晶）
３３ａ，３３ｂ  保持板（位置決め部材）
３５，６５  Ｖ溝
３６  係合板（係合部材）
４１ａ，４１ｂ  保持ローラ
４２  保持ローラとともに回転手段を構成するモータ
５２ａ，５２ｂ  押さえピン（２つの位置決め部材）
５７  係合ピン（係合部材）
６０  固定ピン（第２の位置決め部材）
７１ａ，７１ｂ  押さえローラ
７８  ローラ
７９  ローラとともに回転手段を構成するモータ
９０ａ，９０ｂ，９０ｃ  ローラ（３つ以上の位置決め部材）
９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９２ａ，９２ｂ，９２ｃ  リンク
９５  回転手段となるモータ
【図１】
0003943248.tif 000005
【図２】
0003943248.tif 000006
【図３】
0003943248.tif 000007
【図４】
0003943248.tif 000008
【図５】
0003943248.tif 000009
【図６】
0003943248.tif 000010
【図７】
0003943248.tif 000011
【図８】
0003943248.tif 000012
【図９】
0003943248.tif 000013
【図１０】
0003943248.tif 000014
【図１１】
0003943248.tif 000015
【図１２】
0003943248.tif 000016
【図１３】
0003943248.tif 000017
【図１４】
0003943248.tif 000018