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公開番号2021056226
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210408
出願番号2020171547
出願日20200923
発明の名称結晶方位判別器
出願人個人
代理人
主分類G01N 21/17 20060101AFI20210312BHJP(測定;試験)
要約【課題】簡易的に半導体の結晶方位を判別可能な技術を提供する。
【解決手段】略直方体型の筐体と、筐体の天面に設けられた開口部15と、レーザー光源と、レーザー光源からの出射光を開口部から出射させるための光学系と、筐体における正面に設けられた窓部11と、窓部11より下側に設けられ、天面10に載置された半導体からの反射光が照射されるスクリーンと、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
略直方体型の筐体と、
前記筐体の天面に設けられた開口部と、
レーザー光源と、
前記レーザー光源からの出射光を前記開口部から出射させるための光学系と、
前記筐体における正面に設けられた窓部と、
前記窓部より下側に設けられ、前記天面に載置された半導体からの反射光が照射されるスクリーンと、
を備える結晶方位判別器。
続きを表示(約 1,100 文字)【請求項2】
略直方体型の筐体と、
前記筐体の天面に設けられた開口部と、
レーザー光源と、
前記レーザー光源からの出射光を前記開口部から出射させるための光学系と、
前記天面に載置された半導体からの反射光を撮影するカメラと、
を備える結晶方位判別器。
【請求項3】
請求項1において、前記筐体内部に、前記スクリーンに対向するようにカメラを設置して、前記スクリーンに映った像を前記カメラで撮影する結晶方位判別装置。
【請求項4】
請求項1または3において、計測物としての前記半導体を前記天面に設置した時に、前記天面と前記半導体の間に出来る隙間を3mm以下となるようにして、前記半導体と前記スクリーンとの間に構成される空間を密閉空間となるようにすることで外部から入る迷光を遮断して、検出の感度を上げるようにした結晶方位判別装置。
【請求項5】
請求項2において、前記カメラの周囲に前記天板に平行なしきい板を設け、計測物としての前記半導体を前記天面に設置した時に、前記天面と前記半導体の間に出来る隙間を3mm以下となるようにして、前記半導体と前記しきい板との間に構成される空間を密閉空間となるようにすることで外部から入る迷光を遮断して、検出の感度を上げるようにした結晶方位判別装置。
【請求項6】
請求項2または5において、前記筐体には窓部を設置しないようにして、該窓部を通して入る外部からの迷光を遮断した結晶方位判別装置。
【請求項7】
請求項1、3及び4のいずれか一項において、前記スクリーンと計測物の距離を3cm以下の短い距離にして、装置を小型化した結晶方位判別装置。
【請求項8】
請求項2、5及び6のいずれか一項において、前記カメラと計測物の距離を3cm以下の短い距離にして、装置を小型化した結晶方位判別装置。
【請求項9】
請求項1から8のいずれか一項において、
(1)前記半導体からの反射光によって取得された像で出来るアローの回転方向
(2)前記像の中心位置と前記レーザー光源から出射される光が前記半導体の表面で正反射することによる反射光スポットの中心との距離
(3)前記像の中心位置が、前記レーザー光源から出射される光が前記半導体の表面で正反射することによる反射光スポットの中心とズレる方向
の少なくとも一つを測定する事により、
前記半導体における表面と、前記半導体の結晶の方位との傾き角度および/または傾きの方向を測定する結晶方位判別装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体の結晶方位を簡易的に判別する結晶方位判別器に関わる。
続きを表示(約 5,300 文字)【背景技術】
【0002】
従来より、半導体、例えば半導体ウェハの結晶方位を、半導体ウェハにレーザ光を照射し、反射(散乱)光の方向を解析することで結晶方位を判定する技術は公知であった。しかしながら、これらの装置は一般に高価であり、または大型で、広いスペースを必要とするために、簡易的に結晶方位を判別できるものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開平06−109667号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、上記の従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡易的に半導体の結晶方位を判別可能な技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記の課題を解決するための本発明は、略直方体型の筐体と、前記筐体の天面に設けられた開口部と、レーザー光源と、前記レーザー光源からの出射光を前記開口部から出射させるための光学系と、前記筐体における正面に設けられた窓部と、前記窓部より下側に設けられ、前記天面に載置された半導体からの反射光が照射されるスクリーンと、を備える結晶方位判別器である。
【0006】
スクリーンにはレーザー光を遮らないように穴が開けられており、この穴を通ったレーザー光が天面の開口部を通して試料表面に到達し、試料表面からの反射および散乱光がスクリーン上に光の強弱の像としてパターンを映し出す。
【0007】
これによれば、天面に試料としての半導体ウェハを載置し、レーザー光を照射するだけで、試料の結晶方位に応じたパターンがスクリーン上に表示される。そして、それを、窓部から観察することで、試料の結晶方位を判別することが可能である。その結果、非常に簡単かつ省スペースな方法で、試料の結晶方位を判別することが可能である。
【0008】
また、本発明は、
略直方体型の筐体と、
前記筐体の天面に設けられた開口部と、
レーザー光源と、
前記レーザー光源からの出射光を前記開口部から出射させるための光学系と、
前記天面に載置された半導体からの反射光を撮影するカメラと、
を備える結晶方位判別器であってもよい。
【0009】
また、本発明は、前記筐体内部に、前記スクリーンに対向するようにカメラを設置して、前記スクリーンに映った像を前記カメラで撮影する結晶方位判別装置であってもよい。
【0010】
また、本発明は、計測物としての前記半導体を前記天面に設置した時に、前記天面と前記半導体の間に出来る隙間を3mm以下となるようにして、前記半導体と前記スクリーンとの間に構成される空間を密閉空間となるようにすることで外部から入る迷光を遮断して、検出の感度を上げるようにした結晶方位判別装置であってもよい。
【0011】
また、本発明は、前記カメラの周囲に前記天板に平行なしきい板を設け、計測物としての前記半導体を前記天面に設置した時に、前記天面と前記半導体の間に出来る隙間を3mm以下となるようにして、前記半導体と前記しきい板との間に構成される空間を密閉空間となるようにすることで外部から入る迷光を遮断して、検出の感度を上げるようにした結晶方位判別装置であってもよい。
【0012】
また、本発明は、前記筐体には窓部を設置しないようにして、該窓部を通して入る外部からの迷光を遮断した結晶方位判別装置であってもよい。
【0013】
また、本発明は、前記スクリーンと計測物の距離を3cm以下の短い距離にして、装置を小型化した結晶方位判別装置であってもよい。
【0014】
また、本発明は、前記カメラと計測物の距離を3cm以下の短い距離にして、装置を小型化した結晶方位判別装置であってもよい。
【0015】
また、本発明は、
(1)前記半導体からの反射光によって取得された像で出来るアローの回転方向
(2)前記像の中心位置と前記レーザー光源から出射される光が前記半導体の表面で正反射することによる反射光スポットの中心との距離
(3)前記像の中心位置が、前記レーザー光源から出射される光が前記半導体の表面で正反射することによる反射光スポットの中心とズレる方向
の少なくとも一つを測定する事により、
前記半導体における表面と、前記半導体の結晶の方位との傾き角度および/または傾きの方向を測定する結晶方位判別装置であってもよい。
【発明の効果】
【0016】
簡易的に半導体の結晶方位を判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
実施例に係る結晶方位判別器の斜視図(写真)である。
実施例に係る結晶方位判別器の正面図(写真)である。
実施例に係る結晶方位判別器の天面(写真)である。
実施例に係るスクリーンの表示と結晶方位の関係を示す図である。
実施例に係る計測に係る部分を断面で模式的に示した図である。
実施例においてスクリーンに映る像をカメラで観察する場合の模式断面図である。
実施例においてスクリーンを使わずに、カメラで直接に観察する場合の模式断面図である。
実施例においてスクリーンに映った像を、装置の内部に設置したカメラで撮影した一例である。
結晶の配列に対して、計測する半導体ウェハの表面が傾きを持っている場合に、ウェハ表面からの反射、散乱光と結晶配列を起因として特徴的に形成される表面からの反射、散乱光の違いを模式的に表した図である。
結晶配列に対するウェハ表面の傾きの角度と方向に応じてスクリーンに映し出される光像の中心点がズレる関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例について説明する。なお、以下に示す例は飽くまで本発明の一態様に過ぎず、本発明を限定する趣旨ではない。
【実施例】
【0019】
図1には、本実施例に係る結晶方位判別器1の全体斜視図を示す。結晶方位判別器1の幅(W)は85mm、奥行(D)は79mm、高さ(H)は154mmである。また、重量は約550gである。筐体の材質はABS樹脂からなる。また、装置の使用温度範囲は−10〜40℃の間である。
【0020】
結晶方位判別器1の形状は、直方体状となっている。使用電源としては、リチウムポリマー電池4000mAhを内蔵している。光源としてはクラスIIIb5Mwのレーザー光源を使用している。筐体は迷光の発生、反射光による測定精度の低下を考慮し艶消しの黒色とされている。
【0021】
図2は、結晶方位判別器1の正面図である。正面には結晶方位を観察するための観察窓11が配置される。また、レーザー光源がONしている場合に点灯する点灯表示部12と、主電源14、主電源がONしている期間中に点灯する電源表示部13が配置されている。
【0022】
図3は、結晶方位判別器1の天面10を示す。天面10には開口部15と、警告ラベル16が配置される。また、天面10の上に資料としての半導体ウェハが載置されたことを検知するセンサ部17が配置されている。このセンサ部17は、光センサであってもよいし、静電センサであっても構わない。
【0023】
この天面10の上に資料としての半導体ウェハWが載置されると、センサ部17がそれを検知し、レーザーをONする。そうすると、レーザー光が開口部15から照射され半導体ウェハWに照射される。半導体ウェハWに照射されたレーザー光は反射して観察窓11の下部の筐体内部に水平に設けられたスクリーンに照射され、スクリーンには、結晶方位に応じたパターンが表示される。
【0024】
<操作方法>
結晶方位判別器1の操作方法は以下のとおりである。
1.測定の準備
(1)本体を平坦で安定した場所に置く。(振動や外乱の無い場所)
(2)静電センサーを使用しているため、導通の取れる金属製の板の上の方が動作が安定する。
(3)主電源のスイッチをONにする。これにより、緑色のLEDが点灯する。
(4)スイッチをONにする際、2,3秒程度はステージに触れないようにする。
【0025】
2.レーザーの確認方法
(1)主電源がONになり、緑色のLEDが点灯して後に、ステージのセンサー埋込部に指を軽く触れると、赤色のLEDが点灯して、同時にレーザー光がステージ中心の開口部から出射される。
(2)指を離すことで、レーザーが消灯して、赤色LEDも消灯する。
【0026】
3.計測
(1)ウェハを手で触るために、適切な手袋をはめる。
(2)人体の電位を、手袋を通してウェハに伝えて、センサーで検出する。
(3)手袋が厚い、または絶縁性の高い手袋は、人体の電位を伝えられないので本装置での使用には不適切である。
(4)測定したいウェハを手で持つ。
(5)ウェハのノッチ部またはオリフラ部を手前側になるようにして、ウェハの裏面(エッチング面)を下に向けてステージの上に、センサー埋込部と、レーザー出射口の開口部を塞ぐようにして置く。
(6)ウェハは手で持ったままにする。手を離すと人体の電位が伝わらなくなって、ウェハが検出されない。
(7)ウェハをステージに置いて静置すると、センサーがウェハを検出して、レーザーが照射される。
(8)レーザーが照射されている間、赤色LEDが点灯する。
(9)ウェハ裏面(エッチング面)で反射されたレーザー光が、装置内部のスクリーンに像(光像)を作る。この光像のパターンは、装置前面部の観察窓から見ることが出来る。
(10)光像のパターンから、ウェハの結晶方位と、ノッチまたはオリフラの方位を判定する。
【0027】
4.計測作業の終了
(1)ウェハをステージから外す。
(2)レーザーが消灯し、赤色LEDも消灯する。
(3)主電源のスイッチを切る。緑色LEDが消灯する。
シリコンウェハを連続で計測する場合、複数枚のウェハを連続して判定する場合は、
(4)先に測定したウェハをステージから外す。
(5)レーザーが消灯し、赤色LEDも消灯する。
(6)次のウェハを同じ要領でステージに置くと、センサーがウェハを検知して赤色LEDとレーザーがONになる。
(7)以下、これらの作業を繰り返す
【0028】
図4は、スクリーンに表示された、半導体ウェハWからの反射光のパターンと、その結晶方位の関係を示している。ウェハ裏面の状態によって、光像が上記の特徴を持っていても、見え方が異なって来る。図4に示すように、線状に見える方向を参考に判断する。その他の結晶方位、ノッチ方位の場合の見え方は、先に方位が分かっているウェハで見え方のパターンを確認してから測定するようにしてもよい。面方位に傾きがある場合には、上記のパターンの中心が、傾きの無い場合よりも少しズレて見えることになる。
【0029】
図5は、図1、図2、図3、図4で実施例として挙げた装置を、観察窓11と垂直な平行な面で切った場合の断面の構造を模式的に表した図である。レーザー光23はスクリーンの中心に開けられた穴を通って計測対象の半導体ウェハの表面に照射される。半導体ウェハ21は、装置の天面10に接近して置かれるため、測定中には開口部15との間に出来る隙間は狭くなり、スクリーン20から計測対象の半導体ウェハ21の表面までの間の空間は、装置1の筐体と、スクリーン20、半導体ウェハで囲まれて、ほぼ密閉される構成になるため、暗室となり、装置外部から入り込む迷光は最小限に抑えられるようになり、計測の感度を向上することが出来る。その効果として、出力の低いレーザー光を用いても計測、判別が可能になる。
【0030】
スクリーン20から計測対象の半導体ウェハ21の表面までの距離は、今回の装置では20mm以下としている。スクリーン20から半導体ウェハ21までの距離を小さくすることにより、スクリーン20の大きさは小さいもので済むようになり、装置全体を小型化出来る。
(【0031】以降は省略されています)

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