JPH06232015A - 単結晶インゴットのマーキング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定したマーキング作業ができ、しかも寿命
の長いマーキング装置を提供する。 【構成】 弾性ローラ１２によって単結晶インゴット４
を２個のガイドローラ１９に押し付けて３点支持により
インゴット４を位置決めする。弾性ローラ１２を回転し
てインゴット４を回転させながら、Ｘ線源６からＸ線を
照射し、インゴット４でＸ線が回折したときにその回折
線をＸ線カウンタ７で検出する。回折線の検出時、イン
ゴット４の回転を止めてダイヤモンドペン２４によって
インゴット４にけがき線Ｌ３を付与する。このけがき線
Ｌ３に基づいてオリフラ面等が加工によって形成され
る。インゴット４それ自体を直接回転させ、しかもＸＹ
二方向スライダ８及び回転テーブル９の働きによりイン
ゴット４を円滑に回転できるので、安定したマーキング
作業ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、単結晶インゴットの内
部に存在する結晶格子面の方向を表示するためにその単
結晶インゴットの表面に識別マークを付与するための単
結晶インゴットのためのマーキング装置に関する。

【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、図３に示すように、その結晶方位に対するウエハ１
の一定の表面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２を形成したり、図４に示す
ように三角形状の溝３を形成し、それらのオリフラ２、
溝３等によってウエハ１の内部の結晶方位を判定するよ
うにしている。

【０００４】ところで、Ｓｉウエハ１は図５又は図６に
示すような円柱形状のＳｉ単結晶インゴット４を薄くカ
ットすることによって作製される。オリフラ２や溝３
は、例えば、インゴット内部の結晶方位に対する一定位
置にけがき線Ｌ３を描き、そのけがき線Ｌ３を基準とし
てＳｉ単結晶インゴット４に軸方向に切削、研磨等の機
械加工を施すことによって形成される。

【０００５】単結晶インゴットに上記のようなけがき線
を設けるためのマーキング装置として、従来、例えば図
９に示すようなＸ線回折を利用したものが知られてい
る。この従来装置は、スタンド２７を備えたベース２６
と、ベース２６上でスタンド２７に近づき又は離れるよ
うに一方向へ往復直線移動する一方向スライダ２８と、
一方向スライダ２８上で自由に回転できる回転テーブル
９と、スタンド２７に固定された平板状のガイド板２９
と、Ｘ線源６及びＸ線カウンタ７を有するＸ線光学系と
によって構成されている。

【０００６】マーキングの対象である単結晶インゴット
４は、回転テーブル９の上に載置される。そして、スラ
イダ２８をスタンド２７の方向へ移動することにより、
インゴット４の側面をガイド板２９に接触させて位置決
めする。そして、回転テーブル９を矢印Ｑのように回転
させながら、Ｘ線源６から放射されるＸ線をインゴット
４の側面の適所に照射する。Ｘ線はインゴット４内の結
晶格子面に対してブラッグ角で入射するときに回折条件
を満足して回折し、その回折Ｘ線がＸ線カウンタ７によ
って検出される。Ｘ線カウンタ７が回折Ｘ線を検出した
ときに回転テーブル９の回転、すなわち単結晶インゴッ
ト４の回転を停止して、インゴット４の上端表面の適所
に定規等を用いてけがき線を描く。こうして、インゴッ
ト４内の結晶格子面に対して常に一定の位置にけがき線
が作製されることになる。なお、スライダ２８及び回転
テーブル９の移動は、手動により直接に、又はギヤ等の
動力伝達手段を用いて間接的に行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のマーキング装置においては、ガイド板２９が摩耗する
という問題があった。また、回転テーブル９の回転中心
とインゴット４の中心軸線とを一致させることが難し
く、従って回転テーブル９を回してインゴット４を回転
させた場合、インゴット４が偏心状態で回転することに
なり、安定したマーキング作業ができないという問題も
あった。

【０００８】本発明は、上記の問題点を解消するために
なされたものであって、安定したマーキング作業がで
き、しかも寿命の長いマーキング装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明に係る単結晶インゴットのマーキング装置は、
単結晶インゴットに向けてＸ線を照射するＸ線源と、単
結晶インゴットで回折した回折線を検出するＸ線検出手
段と、平面内で自由に平行移動できる二方向スライドテ
ーブルと、その二方向スライドテーブルの上に配置され
ていて自由に回転できる回転テーブルと、単結晶インゴ
ットの外周面に当接する２個のガイドローラと、それら
２個のガイドローラを結ぶ線分に関する垂直２等分線上
に配置される弾性ローラと、その弾性ローラを上記２個
のガイドローラに近づき又は遠ざかる方向へ移動させる
ローラ移動手段と、上記弾性ローラをその中心軸線のま
わりに回転させるローラ回転手段とを有することを特徴
としている。

【００１０】

【作用】けがき線等といった識別マークを付与する対象
である単結晶インゴットは、回転テーブルの上に載置さ
れる。そして、ローラ移動手段によって弾性ローラを２
個のガイドローラの方向へ移動して単結晶インゴットを
それらのガイドローラに押し付けて位置決めする。単結
晶インゴットは回転テーブル及びスライドテーブルの上
に載っているので、弾性ローラに押されて自由に平行移
動及び回転移動して２個のガイドローラに当接する位置
に位置決めされる。この位置決め状態で単結晶インゴッ
トにＸ線が照射され、さらにローラ回転手段によって弾
性ローラを回転することにより単結晶インゴットを回転
させる。単結晶インゴットが回転する際、その内部の結
晶格子面に入射するＸ線の入射角度がブラッグ角に一致
したときＸ線が回折し、その回折線がＸ線検出手段によ
って検出される。回折線が検出されたとき単結晶インゴ
ットの回転を停止し、単結晶インゴットの表面に識別マ
ークを付与する。

【００１１】スライドテーブル上に載置された単結晶イ
ンゴットは弾性ローラに押されることによって容易に平
行移動及び回転移動し、そして２個のガイドローラと弾
性ローラとによって３点支持されることによって一定の
Ｘ線照射位置に正確に位置決めされる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明に係る単結晶インゴットのマー
キング装置の一実施例を示している。このマーキング装
置は、支持台５と、その支持台５の上に設けられていて
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８と、そのＸＹスライドテーブル８
の上に設けられた回転自在な回転テーブル９とを有して
いる。マーキングの対象である単結晶インゴット４、例
えばＳｉ単結晶インゴットは回転テーブル９の上に載置
される。

【００１３】ＸＹスライドテーブル８の手前側（図の右
側）には、スタンド１０が配置され、それから延びる棒
状アーム１１によって弾性ローラ１２が支持されてい
る。この弾性ローラ１２は、弾性を有する材料、例えば
ゴムによって円柱状に形成されている。弾性ローラ１２
は、その下方に配置したベルト車１３と一体になってお
り、そのベルト車１３に掛けられた無端ベルト１４によ
ってベルト車１３が回転されるとき、そのベルト車１３
と一体になって回転する。無端ベルト１４は、スタンド
１０の上に固定設置された微小回転駆動装置１５の内部
において周知の回転伝達機構（図示せず）に連結されて
いる。この回転伝達機構は、外部に露出するツマミ１６
を備えており、そのツマミ１６を希望の角度だけ正逆い
ずれかの方向へ回すことにより、無端ベルト１４を正逆
任意の方向へ希望する距離だけ周動させることができ
る。無端ベルト１４の周動により、弾性ローラ１２が正
逆任意の方向へ任意の角度だけ回転する。

【００１４】支持台５の奥側（図の左側）には断面コ字
形状のブラケット１８が固着されており、そのブラケッ
ト１８の上端にガイドローラ１９が軸回転自在に取り付
けられている。図２に示すように、ガイドローラ１９は
２個設けられている。図１において、スタンド１０は、
支持台５から延びるガイドプレート１７によってガイド
されながら矢印Ｂ−Ｂ’で示すように２個のガイドロー
ラ１９に近づき又は離れる方向へ直進移動する。また、
弾性ローラ１２の回転中心は、図２に示すように、２個
のガイドローラ１９を結ぶ線分Ｌ１に関する垂直２等分
線Ｌ２の上に位置している。

【００１５】図１において、ブラケット１８の奥側側面
には上下移動可能なペンスタンド２１が設けられてい
る。そして、ペンスタンド２１の上端面に形成した直状
ガイド突起２２に滑り移動自在に嵌合するスライダ２３
の先端にダイヤモンドペン２４が固定され、垂下してい
る。

【００１６】回転テーブル９のまわりには、Ｘ線源６及
びＸ線検出手段としてのＸ線カウンタ７を有するＸ線回
折ゴニオメータが配設されている。このゴニオメータ
は、支持台５の上に設置された上述した全ての部材を一
体として軸線Ｊ５のまわりに回転、いわゆるω回転させ
ることができる。軸線Ｊ５というのは、単結晶インゴッ
ト４に対するＸ線の入射点Ｐを通る軸線である。

【００１７】以下、上記構成より成る単結晶インゴット
のマーキング装置についてその動作を説明する。

【００１８】マーキング対象である単結晶インゴット４
内の結晶格子面の方位は既知であるから、まず、その結
晶格子面に対して回折条件を満足する位置にＸ線源６及
びＸ線カウンタ７を設置する。そしてその後、マーキン
グ対象である単結晶インゴット４を回転テーブル９の上
に載置する。単結晶インゴット４はその重量が非常に大
きいが、それを回転テーブル９の上に載置するという作
業自体はそれほど困難なく実行できる。インゴット４は
単に回転テーブル９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。

【００１９】次に、図２に示すように、スタンド１０を
ガイドローラ１９の方向へ移動して弾性ローラ１２をイ
ンゴット４に当接させ、さらにそのインゴット４をガイ
ドローラ１９の方向へ押し込む。この押圧動作によりイ
ンゴット４はガイドローラ１９の方向へと平行移動し
て、最終的に２個のガイドローラ１９に当接して停止す
る。この状態で単結晶インゴット４は２個のガイドロー
ラ１９及び弾性ローラ１２によって３点支持され、常に
一定の位置に正確に位置決めされる。この位置決めされ
た状態において、Ｘ線源６から放射されたＸ線が単結晶
インゴット４の外周側面に入射する。このとき、回転ツ
マミ１６を回して単結晶インゴット４それ自体を中心軸
線Ｊ４のまわりで徐々に回転させると、インゴット４の
内部結晶格子面に対する入射Ｘ線の入射角度がブラッグ
角に一致したときにその結晶格子面でＸ線が回折し、そ
の回折線がＸ線カウンタ７によって検出される。

【００２０】Ｘ線カウンタ７によって回折線が検出され
たとき、単結晶インゴット４の回転を停止し、そしてペ
ンスタンド２１及びスライダ２３を操作してダイヤモン
ドペン２４を単結晶インゴット４の上端面に軽く押し付
け、さらにスライダ２３をガイド突起２２に沿って直線
移動させることにより、インゴット４の上端面にけがき
線Ｌ３、すなわち識別マークを付与する。容易に理解で
きるように、このけがき線Ｌ３はＸ線回折によって検出
されたインゴット内部の結晶格子面に対して常に一定の
位置に形成される。

【００２１】こうしてけがき線Ｌ３が付与された後、単
結晶インゴット４を本マーキング装置から取り外して、
適宜の機械加工装置、例えば研磨機や切削加工機等に装
着してそのけがき線Ｌ３を基準として研磨処理や切削加
工等を施し、図５に示すようなオリフラ面２又は図６に
示すような識別用の溝３を形成する。

【００２２】なお本実施例によれば、一部の部品を交換
することにより、オリフラ面２又はＶ溝３を形成した後
の単結晶インゴット４（図５又は図６）に関して、それ
らのオリフラ面２又は溝３が内部の結晶格子面に対して
所定の位置に正確に形成されたか否かを検査することが
できる。図７は、単結晶インゴット４に結晶方位識別用
のＶ溝３を形成した場合における、そのような結晶方位
検査用の装置の構成例を示している。この検査装置が図
１に示したマーキング装置と異なる点は、インゴット押
圧用の弾性ローラ１２を備えたスタンド１０に代えて、
くさび状嵌合部材３１を備えたスタンド３０をガイドプ
レート１７の上に滑り移動可能に配設したことである。
くさび状嵌合部材３１は、図８に示すように、圧縮バネ
３２によってＸＹスライドテーブル８の方向へ弾性的に
付勢されている。そして、このくさび状嵌合部材３１
は、２つのガイドローラ１９を結ぶ線分Ｌ１に関する垂
直２等分線Ｌ２上に位置している。

【００２３】この装置では、以下のようにして検査が行
われる。

【００２４】まず、方位識別用のＶ溝３を備えた検査対
象であるＳｉ単結晶インゴット４を回転テーブル９の上
に載せる。インゴット４は、単に回転テーブル９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。次に、Ｖ溝３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４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４は、ＸＹスライドテーブル８の働
きによってＸ及びＹの２方向へ自由に平行移動し、さら
に回転テーブル９の働きによって軸線Ｊ４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。このセット状態で、Ｘ
線源６からＸ線が放射され、そのＸ線Ｒ１がインゴット
４の外周側面に入射する。

【００２５】Ｘ線Ｒ１がインゴット４に入射する状態
で、ゴニオメータの働きにより支持台５、従ってインゴ
ット４を軸線Ｊ５を中心としてω回転させる。このω回
転によりインゴット４に対するＸ線Ｒ１の入射角度が徐
々に変化するが、このω回転の間の適宜の角度位置にお
いてインゴット４内の結晶格子面と入射Ｘ線Ｒ１との間
で回折条件が満足されると、インゴット４でＸ線の回折
が生じ、その回折Ｘ線がＸ線カウンタ７によって検出さ
れる。Ｘ線カウンタ７によって回折Ｘ線を検出したとき
のω回転角度を測角することにより、インゴット４内の
結晶格子面の基準位置からの傾斜角度ズレを知ることが
できる。この角度ズレは、とりもなおさず、Ｖ溝３の正
規の位置からのズレに相当する。

【００２６】以上のようなＸ線回折測定時、インゴット
４は２つのガイドローラ１９及びくさび状嵌合部材３１
によって３点支持されるので、常にＶ溝３を基準とする
一定の位置に配置される。よって、きわめて安定した信
頼性の高い検査を行うことができる。

【００２７】以上、一つの実施例をあげて本発明を説明
したが、本発明はその実施例に限定されるものではな
い。例えば、単結晶インゴット内の結晶格子面を識別す
るための識別マークは、単結晶インゴットの上端面にけ
がきによって描かれた直径線Ｌ３に限られず、他の任意
の形状、模様であってもよい。また、その形成方法もけ
がきに限られず、例えばインキ等によって描くようにし
ても良い。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、弾性ローラによってイ
ンゴットそれ自体を回転させ、しかもそのインゴットを
２つのガイドローラによって支持するようにしたので、
インゴットの回転が滑らかになり、よって安定したマー
キング作業ができるようになった。また、平板状のガイ
ド板を用いた場合に比べてガイドローラは摩耗が少ない
ので、マーキング装置の寿命が長くなった。さらに、本
発明のマーキング装置によれば、一部の部材を変更する
ことにより、本マーキング装置をマーキングが所定の位
置に作製されたか否かを検査するための検査装置として
用いることもできる。

【００２９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る単結晶インゴットのマーキング装
置の一実施例を示す斜視図である。

【図２】同マーキング装置を上方からみた場合の平面図
である。

【図３】単結晶インゴットから切り出されたウエハの一
例を示す斜視図である。

【図４】単結晶インゴットから切り出されたウエハの他
の一例を示す斜視図である。

【図５】単結晶インゴットの一例を示す斜視図である。

【図６】単結晶インゴットの他の一例を示す斜視図であ
る。

【図７】図１に示した実施例についての応用使用例を示
す斜視図である。

【図８】図７に示した応用使用例の平面図である。

【図９】従来の単結晶インゴットのマーキング装置の一
例を示す斜視図である。

【符号の説明】

４ 単結晶インゴット ６ Ｘ線源 ７ Ｘ線カウンタ（Ｘ線検出手段） ８ スライドテーブル ９ 回転テーブル １０ スタンド（ローラ移動手段） １３ ベルト車（ローラ回転手段） １４ ベルト（ローラ回転手段） １５ 微小回転駆動装置（ローラ回転手段） １７ ガイドプレート（ローラ移動手段） １９ ガイドローラ ２１ ペンスタンド ２３ スライダ ２４ ダイヤモンドペン（けがきペン） Ｌ１ ガイドローラを結ぶ線分 Ｌ２ 垂直２等分線 Ｌ３ けがき線（識別マーク）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単結晶インゴットに関してその内部結晶
   格子面に対する一定の表面位置に識別マークを形成する
   マーキング装置であって、単結晶インゴットに向けてＸ
   線を照射するＸ線源と、単結晶インゴットで回折した回
   折Ｘ線を検出するＸ線検出手段とを備えた単結晶インゴ
   ットのマーキング装置において、 平面内で自由に平行移動できる二方向スライドテーブル
   と、 二方向スライドテーブルの上に配置され、自由に回転で
   き、単結晶インゴットが載置される回転テーブルと、 単結晶インゴットの外周面に当接する２個のガイドロー
   ラと、 それら２個のガイドローラを結ぶ線分に関する垂直２等
   分線上に配置される弾性ローラと、 その弾性ローラを上記２個のガイドローラに近づき又は
   遠ざかる方向へ移動させるローラ移動手段と、 上記弾性ローラをその中心軸線のまわりに回転させるロ
   ーラ回転手段とを有することを特徴とする単結晶インゴ
   ットのマーキング装置。
2. 【請求項２】 単結晶インゴットの表面にけがき線を描
   くけがきペンと、そのけがきペンをスライドテーブルに
   対して相対的に平行移動させるペンスタンドとを有する
   ことを特徴とする請求項１記載の単結晶インゴットのマ
   ーキング装置。