JP2007278929A - 結晶方位測定方法及び結晶方位測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステージに対するIII−Ｖ族化合物半導体ウェハの相対位置を高精度に測定できる結晶方位測定方法及び結晶方位測定装置を提供する。
【解決手段】この結晶方位測定方法では、まず、オリエンテーションフラットＯＦが設けられたIII−Ｖ族化合物半導体ウェハＷをステージＳの表面Ｓａ上に載置する。次に、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの主面Ｗａの法線方向から見て、オリエンテーションフラットＯＦ上の第１の点Ｐ_１とステージＳの表面Ｓａにおける基準直線ＳＬとの第１の距離Ｄ_１と、オリエンテーションフラットＯＦ上の第２の点Ｐ_２と基準直線ＳＬとの第２の距離Ｄ_２とを測定する。その後、オリエンテーションフラットＯＦにＸ線Ｘ１を照射し、オリエンテーションフラットＯＦからの回折線Ｘ２によってIII−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの所定の結晶方位を測定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、結晶方位測定方法及び結晶方位測定装置に関する。

III−Ｖ族化合物半導体からなるウェハのエッジには、ウェハを構成する結晶の特定の結晶方位を示すオリエンテーションフラットが形成されている。このオリエンテーションフラットの示す方向と実際の結晶方位とのずれを検査するために、Ｘ線回折法が用いられている。Ｘ線回折法では、ステージに固定されたウェハのオリエンテーションフラットにＸ線を照射して、オリエンテーションフラットで回折された回折線を測定する。ウェハは、ステージに取り付けられた治具にオリエンテーションフラットを押し当てることによって固定される（特許文献１及び２参照）。
特開２００５−１０６６０６号公報 特許第３２５４２７４号公報

しかしながら、上述のような方法では、ウェハを治具に押し当てる力の加減によってステージに対するオリエンテーションフラットの相対位置が微妙にずれてしまう。また、治具とウェハとの間に埃等の異物が挟まった場合もステージに対するオリエンテーションフラットの相対位置がずれてしまう。

特に、治具とウェハとの電気的な接続を確認する方法（特許文献１）では、ウェハの破片といった導電性の異物が治具とウェハとの間に挟まると、ステージに対するオリエンテーションフラットの正確な相対位置を確認することができない。また、ウェハと治具との接触状態によっても治具とウェハとの間の抵抗値が変化してしまう。さらに、高抵抗のウェハでは電気的な接続を確認する方法を使用することは困難である。

上述のようにステージに対するオリエンテーションフラットの正確な相対位置が不明な状態でＸ線回折測定を行うと、Ｘ線の照射位置や照射角度等がずれるため、Ｘ線回折の測定結果にバラツキが生じてしまう。

本発明は、上記事情に鑑みて為されたものであり、ステージに対するIII−Ｖ族化合物半導体ウェハの相対位置を高精度に測定できる結晶方位測定方法及び結晶方位測定装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明の結晶方位測定方法は、オリエンテーションフラットが設けられたIII−Ｖ族化合物半導体ウェハをステージの表面上に載置する工程と、前記III−Ｖ族化合物半導体ウェハの主面の法線方向から見て、前記オリエンテーションフラット上の第１の点と前記ステージの前記表面における基準直線との第１の距離と、前記オリエンテーションフラット上の第２の点と前記基準直線との第２の距離とを測定する工程と、前記オリエンテーションフラットにＸ線を照射し、前記オリエンテーションフラットからの回折線によって前記III−Ｖ族化合物半導体ウェハの所定の結晶方位を測定する工程とを含む。

本発明の結晶方位測定方法では、基準直線に対するオリエンテーションフラットの相対位置を高精度に測定することができるので、ステージに対するIII−Ｖ族化合物半導体ウェハの相対位置を高精度に測定できる。

また、前記第１の距離及び前記第２の距離は、光学式の位置センサを用いて測定されることが好ましい。この場合、第１の距離及び第２の距離を非接触で精密に測定できる。

また、前記第１の距離及び前記第２の距離は、接触式の位置センサを用いて測定されることが好ましい。この場合、第１の距離及び第２の距離を精密に測定できる。

また、上記結晶方位測定方法は、前記第１の距離及び前記第２の距離のデータを用いて、前記所定の結晶方位のデータを補正する工程を更に含むことが好ましい。これにより、Ｘ線回折の測定結果のバラツキを低減できる。

また、前記第１の距離及び前記第２の距離を測定する工程では、前記III−Ｖ族化合物半導体ウェハの主面の法線方向から見て、前記基準直線と前記オリエンテーションフラットの中点との第３の距離を算出し、前記所定の結晶方位を測定する工程では、前記第３の距離が所定の基準値以下の場合に、前記オリエンテーションフラットの前記中点にＸ線を照射することが好ましい。

この場合、Ｘ線の照射位置を精度良く管理することができるので、Ｘ線回折の測定結果のバラツキを低減できる。

本発明の結晶方位測定方法は、オリエンテーションフラットが設けられたIII−Ｖ族化合物半導体ウェハをステージの表面上に載置する工程と、前記III−Ｖ族化合物半導体ウェハの主面の法線方向から見て、前記オリエンテーションフラット上の第１の点と前記ステージの前記表面における基準直線との第１の距離と、前記基準直線に対する前記オリエンテーションフラットの傾きとを測定する工程と、前記オリエンテーションフラットにＸ線を照射し、前記オリエンテーションフラットからの回折線によって前記III−Ｖ族化合物半導体ウェハの所定の結晶方位を測定する工程とを含む。

本発明の結晶方位測定方法では、基準直線に対するオリエンテーションフラットの相対位置を高精度に測定することができるので、ステージに対するIII−Ｖ族化合物半導体ウェハの相対位置を高精度に測定できる。

本発明の結晶方位測定装置は、オリエンテーションフラットが設けられたIII−Ｖ族化合物半導体ウェハを載置するための表面を有するステージと、前記III−Ｖ族化合物半導体ウェハの主面の法線方向から見て、前記オリエンテーションフラット上の第１の点と前記ステージの前記表面における基準直線との第１の距離と、前記オリエンテーションフラット上の第２の点と前記基準直線との第２の距離とを測定する距離測定器と、前記オリエンテーションフラットにＸ線を照射するＸ線源と、前記オリエンテーションフラットからの回折線を検出するＸ線検出器とを備える。

本発明の結晶方位測定装置では、距離測定器により基準直線に対するオリエンテーションフラットの相対位置を高精度に測定することができるので、ステージに対するIII−Ｖ族化合物半導体ウェハの相対位置を高精度に測定できる。

本発明の結晶方位測定装置は、オリエンテーションフラットが設けられたIII−Ｖ族化合物半導体ウェハを載置するための表面を有するステージと、前記III−Ｖ族化合物半導体ウェハの主面の法線方向から見て、前記オリエンテーションフラット上の第１の点と前記ステージの前記表面における基準直線との第１の距離を測定する距離測定器と、前記III−Ｖ族化合物半導体ウェハの主面の法線方向から見て、前記基準直線に対する前記オリエンテーションフラットの傾きを測定する角度測定器と、前記オリエンテーションフラットにＸ線を照射するＸ線源と、前記オリエンテーションフラットからの回折線を検出するＸ線検出器とを備える。

本発明の結晶方位測定装置では、距離測定器及び角度測定器により基準直線に対するオリエンテーションフラットの相対位置を高精度に測定することができるので、ステージに対するIII−Ｖ族化合物半導体ウェハの相対位置を高精度に測定できる。

本発明によれば、ステージに対するIII−Ｖ族化合物半導体ウェハの相対位置を高精度に測定できる結晶方位測定方法及び結晶方位測定装置が提供される。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る結晶方位測定装置を模式的に示す平面図である。図２は、第１実施形態に係る結晶方位測定装置の一部を模式的に示す平面図である。図１及び図２には、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸からなる空間座標系が示されている。

図１及び図２に示される結晶方位測定装置１０は、オリエンテーションフラットＯＦが設けられたIII−Ｖ族化合物半導体ウェハＷを載置するための表面Ｓａを有するステージＳと、オリエンテーションフラットＯＦにＸ線Ｘ１を照射するＸ線源１４と、オリエンテーションフラットＯＦからの回折線Ｘ２を検出するＸ線検出器１６とを備える。ステージＳの表面Ｓａは、ｘ軸方向及びｙ軸方向に延在する。

結晶方位測定装置１０は、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの主面Ｗａの法線方向（ｚ軸方向）から見て、オリエンテーションフラットＯＦ上の第１の点Ｐ_１とステージＳの表面Ｓａにおける基準直線ＳＬとの第１の距離Ｄ_１（図２参照）と、オリエンテーションフラットＯＦ上の第２の点Ｐ_２と基準直線ＳＬとの第２の距離Ｄ_２とを測定する距離測定器１２を備える。基準直線ＳＬは、空間座標系の原点を通ってＸ軸方向に延びており、オリエンテーションフラットＯＦの所望の位置を示す。距離Ｄ_１は、点Ｐ_１のｙ座標ｔ_１の絶対値であり、距離Ｄ_２は、点Ｐ_２のｙ座標ｔ_２の絶対値である。

距離測定器１２に電気的に接続されるコンピュータＣは、点Ｐ_１及び点Ｐ_２のデータを用いて、ｚ軸方向から見て、オリエンテーションフラットＯＦの中点Ｏ_１と基準直線ＳＬとの第３の距離Ｄ_３を算出してもよい。Ｘ線Ｘ１は、中点Ｏ_１に向けて照射されることが好ましい。オリエンテーションフラットＯＦの中点Ｏ_１は、例えば、点Ｐ_１と点Ｐ_２との中点である。中点Ｏ_１のｘ座標を０とすると、点Ｐ_２のｘ座標はａ、点Ｐ_１のｘ座標は−ａである。

本実施形態において、距離測定器１２は、距離Ｄ_１を測定するための光学式の位置センサ１２ａと、距離Ｄ_２を測定するための光学式の位置センサ１２ｂとを有する。ｙ軸方向に沿って位置センサ１２ａから点Ｐ_１に向けて出射された光Ｌ１は、オリエンテーションフラットＯＦにより反射され、位置センサ１２ａに戻る。同様に、ｙ軸方向に沿って位置センサ１２ｂから点Ｐ_２に出射された光Ｌ２は、オリエンテーションフラットＯＦにより反射され、位置センサ１２ｂに戻る。

Ｘ線源１４、Ｘ線検出器１６、位置センサ１２ａ及び位置センサ１２ｂは、それぞれコンピュータＣに電気的に接続されている。コンピュータＣは、Ｘ線源１４、Ｘ線検出器１６、位置センサ１２ａ及び位置センサ１２ｂからのデータを処理する。

ステージＳの表面Ｓａ上には、必要に応じて、オリエンテーションフラットＯＦを押し当てるための位置決め板１７が取り付けられている。

III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの主面Ｗａは、略円形であることが好ましい。III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの直径は２インチを超えることが好ましく、例えば３インチ又は４インチである。III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの主面Ｗａの中心点Ｏは、オリエンテーションフラットＯＦの垂直二等分線上に位置する。III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷは、例えばＧａＡｓ、ＩｎＰ等を構成材料として含む。

本実施形態の結晶方位測定装置１０では、距離測定器１２により基準直線ＳＬに対するオリエンテーションフラットＯＦの相対位置が分かる。このため、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの位置を調整したり、Ｘ線回折のデータを補正することによって、Ｘ線回折の測定結果のバラツキを低減できる。また、結晶方位測定装置１０は光学式の位置センサ１２ａ，１２ｂを備えるので、距離Ｄ_１及び距離Ｄ_２を非接触で精密に測定できる。非接触では異物の影響が少ない。

なお、距離測定器１２は、ｚ軸方向からオリエンテーションフラットＯＦを撮像する撮像装置を有していてもよい。この場合、コンピュータＣを用いて撮像装置によって撮像された画像から距離Ｄ_１及び距離Ｄ_２を算出することができる。撮像装置としては、例えばＣＣＤカメラ等が挙げられる。また、撮像装置は、測定精度を向上させる観点から顕微鏡を含むことが好ましい。

また、距離測定器１２は、ｚ軸方向においてオリエンテーションフラットＯＦを挟むように対向配置された光源と光検出器とを有していてもよい。この場合、光源及び光検出器をｙ軸方向にスキャンさせてもよいし、ｙ軸方向に延びる線状の光源及び光検出器を用いてもよい。これにより、光検出器が光を検出するか否かによって点Ｐ_１及び点Ｐ_２の位置を判断することができるので、距離Ｄ_１及び距離Ｄ_２を測定することができる。

図３は、本実施形態に係る結晶方位測定方法を示すフローチャートである。本実施形態に係る結晶方位測定方法は、上述の結晶方位測定装置１０を用いて好適に実施される。以下、図３を参照して本実施形態に係る結晶方位測定方法について説明する。

まず、例えば、ＶＢ法（垂直式ブリッジマン法）等のボート法やＬＥＣ法（液体封止引上法）等の引上法を用いて、III−Ｖ族化合物半導体インゴットを成長させる。さらに、得られたIII−Ｖ族化合物半導体インゴットを、例えば内周刃やワイヤーソー等を用いてスライスしてウェハを作製する。その後、必要に応じてウェハの加工ダメージ（例えばクラックや結晶欠陥等）をエッチング等により除去する。さらに、ウェハのエッジを例えば劈開することにより、オリエンテーションフラットＯＦを形成する（工程Ｓ１）。工程Ｓ１の後、必要に応じてIII−Ｖ族化合物半導体ウェハＷのエッジに面取り加工を施してもよい。

工程Ｓ１の後、オリエンテーションフラットＯＦが設けられたIII−Ｖ族化合物半導体ウェハＷをステージＳの表面Ｓａ上に載置する（工程Ｓ２）。本実施形態では、オリエンテーションフラットＯＦを位置決め板１７に押し当てることにより、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷを固定することができる。

工程Ｓ２の後、距離Ｄ_１及び距離Ｄ_２を測定する（工程Ｓ３）。本実施形態では、距離Ｄ_１及び距離Ｄ_２が光学式の位置センサ１２ａ，１２ｂを用いて測定されるので、距離Ｄ_１及び距離Ｄ_２を非接触で精密に測定できる。

なお、点Ｐ_１及び点Ｐ_２のデータを用いて、別の点と基準直線ＳＬとの距離を算出してもよい。また、工程Ｓ２の前に、距離測定器１２のゼロ点調整をすることが好ましい。ゼロ点調整は、例えばオプティカルフラットを位置決め板１７に押し当てた状態で行われる。ゼロ点調整により、基準直線ＳＬを決定することができる。

工程Ｓ３の後、距離Ｄ_１が基準値Δ_１以下であり、かつ、距離Ｄ_２が基準値Δ_２以下であるか否かを判断する（工程Ｓ４）ことが好ましい。基準値Δ_１及び基準値Δ_２は、例えばいずれも２μｍである。距離Ｄ_１が基準値Δ_１以下であり、かつ、距離Ｄ_２が基準値Δ_２以下の場合、Ｘ線回折測定を行い（工程Ｓ５）、それ以外の場合は、ステージＳを清掃（工程Ｓ１２）した後、工程Ｓ２に戻って再度III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの位置を調整する。工程Ｓ５では、オリエンテーションフラットＯＦにＸ線Ｘ１を照射し、オリエンテーションフラットＯＦからの回折線Ｘ２によってIII−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの所定の結晶方位を測定する。

工程Ｓ５の後、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷが良品か否かを判断する（工程Ｓ６）。工程Ｓ６では、工程Ｓ５において測定された所定の結晶方位と、オリエンテーションフラットＯＦの延びる方向とのなす角θ（図２参照）を算出し、なす角θが所定の閾値（例えば０．０１°）以下の場合には良品とし、それ以外の場合には不良とすることが好ましい。III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷが良品の場合、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの主面Ｗａに鏡面研磨を施し（工程Ｓ７）、それ以外の場合にはIII−Ｖ族化合物半導体ウェハＷを製造工程から除去する（工程Ｓ８）ことが好ましい。このようにして、主面Ｗａが鏡面のIII−Ｖ族化合物半導体ウェハＷを製造することができる。また、工程Ｓ７の後に工程Ｓ２〜工程Ｓ６を実施してもよい。これにより、高精度なオリエンテーションフラットＯＦを有すると共に主面Ｗａが鏡面のIII−Ｖ族化合物半導体ウェハＷを製造することができる。さらに、工程Ｓ７の後、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの主面Ｗａ上にIII−Ｖ族化合物半導体膜を成長させてもよい（エピタキシャル工程）。このエピタキシャル工程後に工程Ｓ２〜工程Ｓ６を実施すると、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷと、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの主面Ｗａ上に設けられたIII−Ｖ族化合物半導体膜とを備え、高精度なオリエンテーションフラットＯＦを有するエピタキシャルウェハを製造することができる。

本実施形態の結晶方位測定方法では、基準直線ＳＬに対するオリエンテーションフラットＯＦの相対位置を高精度に測定することができるので、ステージＳに対するIII−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの相対位置を高精度に測定できる。さらに、工程Ｓ４を実施することによって基準直線ＳＬとオリエンテーションフラットＯＦとのずれが小さい状態でＸ線回折測定を行うことができるので、Ｘ線回折の測定結果のバラツキを低減できる。なお、工程Ｓ４を実施せずに、距離Ｄ_１及び距離Ｄ_２のデータを用いて所定の結晶方位のデータを補正してもよい。この場合でも、Ｘ線回折の測定結果のバラツキを低減できる。

本実施形態の結晶方位測定方法を用いると、オリエンテーションフラットＯＦと所定の結晶方位とのずれが例えば０．０１°以下と小さいIII−Ｖ族化合物半導体ウェハＷを安定的に製造することができる。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態に係る結晶方位測定装置を模式的に示す平面図である。図５は、図４に示されるＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図４及び図５には、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸からなる空間座標系が示されている。

図４及び図５に示される結晶方位測定装置１０ａは、図１に示される結晶方位測定装置１０のステージＳ及び距離測定器１２に代えてそれぞれステージ２５及び距離測定器２２を備えたこと以外は結晶方位測定装置１０と同様の構成を有している。

ステージ２５の表面２５ａには、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷを搬送するためのアーム２８を挿入するための溝２０が形成されている。アーム２８の先端部には吸着口３０が形成されている。この吸着口３０により、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷはアーム２８に保持される。アーム２８を用いると、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷを自動搬送することができる。

また、ステージ２５の表面２５ａには、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷを押さえるためのピン２６を収容するための溝２４が形成されている。ピン２６は溝２４内をｙ軸方向に移動可能である。ピン２６により、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの位置を調整すると共に固定することができる。

さらに、ステージ２５の表面２５ａには、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷを吸着するための吸着口１８が形成されている。これにより、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷをステージ２５の表面２５ａに固定することができる。

距離測定器２２は、距離Ｄ_１及び距離Ｄ_２を測定する。距離測定器２２は、距離Ｄ_１を測定するための接触式の位置センサ２２ａと、距離Ｄ_２を測定するための接触式の位置センサ２２ｂとを有する。位置センサ２２ｂは、ｙ軸方向に伸縮可能なアーム部２２ｃと、アーム部２２ｃを駆動させる駆動部２２ｄとを有する。同様に、位置センサ２２ａは、ｙ軸方向に伸縮可能なアーム部と、そのアーム部を駆動させる駆動部とを有する。位置センサ２２ａ及び位置センサ２２ｂは、それぞれコンピュータＣに電気的に接続されている。

本実施形態の結晶方位測定装置１０ａでは、距離測定器２２により基準直線ＳＬに対するオリエンテーションフラットＯＦの相対位置が分かる。よって、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの位置を調整したり、Ｘ線回折のデータを補正することによって、Ｘ線回折の測定結果のバラツキを低減できる。また、結晶方位測定装置１０ａは接触式の位置センサ２２ａ，２２ｂを備えるので、距離Ｄ_１及び距離Ｄ_２を精密に測定できる。

図６は、本実施形態に係る結晶方位測定方法を示すフローチャートである。本実施形態に係る結晶方位測定方法は、上述の結晶方位測定装置１０ａを用いて好適に実施される。以下、図６を参照して本実施形態に係る結晶方位測定方法について説明する。

この方法では、第１実施形態と同様に工程Ｓ１及び工程Ｓ２を実施する。工程Ｓ２の後、距離Ｄ_１及び距離Ｄ_２を測定する（工程Ｓ３）。本実施形態では、距離Ｄ_１及び距離Ｄ_２がそれぞれ接触式の位置センサ２２ａ，２２ｂを用いて測定されるので、距離Ｄ_１及び距離Ｄ_２を精密に測定できる。

なお、点Ｐ_１及び点Ｐ_２のデータを用いて、別の点と基準直線ＳＬとの距離を算出してもよい。また、工程Ｓ２の前に、距離測定器２２のゼロ点調整をすることが好ましい。ゼロ点調整は、例えばオプティカルフラットを位置決め板１７に押し当てた状態で行われる。これにより、基準直線ＳＬを決定することができる。

工程Ｓ３の後、距離Ｄ_１が基準値Δ_１以下であり、かつ、距離Ｄ_２が基準値Δ_２以下であるか否かを判断する（工程Ｓ４）ことが好ましい。距離Ｄ_１が基準値Δ_１以下であり、かつ、距離Ｄ_２が基準値Δ_２以下の場合、吸着口１８によりIII−Ｖ族化合物半導体ウェハＷを吸着し（工程Ｓ１０）、それ以外の場合は、ステージ２５を清掃（工程Ｓ１２）した後、工程Ｓ２に戻って再度III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの位置を調整する。工程Ｓ１０により、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷは固定される。工程Ｓ１０の後、Ｘ線回折測定を行う（工程Ｓ５）。工程Ｓ５では、オリエンテーションフラットＯＦにＸ線Ｘ１を照射し、オリエンテーションフラットＯＦからの回折線Ｘ２によってIII−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの所定の結晶方位を測定する。

工程Ｓ５の後、距離Ｄ_１及び距離Ｄ_２のデータを用いて、工程Ｓ５において測定された所定の結晶方位のデータを補正することが好ましい（工程Ｓ１１）。これにより、Ｘ線回折の測定結果のバラツキを低減できる。

工程Ｓ１１の後、第１実施形態と同様に、工程Ｓ６〜工程Ｓ８を実施する。このようにして、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷと、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの主面Ｗａ上に設けられたIII−Ｖ族化合物半導体膜とを備えるエピタキシャルウェハを製造することができる。

本実施形態の結晶方位測定方法では、第１実施形態と同様に、ステージ２５に対するIII−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの相対位置を高精度に測定できる。さらに、工程Ｓ４を実施することによって基準直線ＳＬとオリエンテーションフラットＯＦとのずれが小さい状態でＸ線回折測定を行うことができるので、Ｘ線回折の測定結果のバラツキを低減できる。

工程Ｓ３では、距離Ｄ_１及び距離Ｄ_２のデータを用いて、距離Ｄ_３を更に算出してオリエンテーションフラットＯＦの中点Ｏ_１の位置ずれの判定をすることが好ましい（図２参照）。この場合、距離Ｄ_３が第３の基準値Δ_３以下の場合に、オリエンテーションフラットＯＦの中点Ｏ_１にＸ線Ｘ１を照射することが好ましい。これにより、Ｘ線Ｘ１の照射位置を精度良く管理することができるので、Ｘ線回折の測定結果のバラツキを更に低減できる。

（第３実施形態）
図７は、第３実施形態に係る結晶方位測定装置を模式的に示す平面図である。図７には、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸からなる空間座標系が示されている。

図７に示される結晶方位測定装置１０ｂは、図１に示される結晶方位測定装置１０のステージＳに代えてステージ２７を備え、位置決め板１７を備えていないこと以外は結晶方位測定装置１０と同様の構成を有している。ステージ２７の表面２７ａには、溝２０及び吸着口１８が形成されている。

本実施形態では、第１実施形態と同様に、ステージ２７に対するIII−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの相対位置を高精度に測定できる。よって、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの位置を調整したり、Ｘ線回折のデータを補正することによって、Ｘ線回折の測定結果のバラツキを低減できる。また、距離測定器１２を用いてIII−Ｖ族化合物半導体ウェハＷのステージ２７に対する相対位置を決定することができるので、位置決め板１７を用いる必要がない。よって、位置決め板１７にオリエンテーションフラットＯＦが接触することを防止できるので、オリエンテーションフラットＯＦにキズが発生し難い。

（第４実施形態）
図８は、第４実施形態に係る結晶方位測定装置を模式的に示す平面図である。図９は、第４実施形態に係る結晶方位測定装置の一部を模式的に示す平面図である。図８及び図９には、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸からなる空間座標系が示されている。

図８及び図９に示される結晶方位測定装置１０ｃは、図７に示される結晶方位測定装置１０ｂの位置センサ１２ｂを備えておらず、角度測定器３３を更に備えていること以外は結晶方位測定装置１０ｂと同様の構成を有している。結晶方位測定装置１０ｃは、距離Ｄ_１を測定するための光学式の位置センサ１２ａを備える。なお、光学式の位置センサ１２ａに代えて接触式の位置センサ２２ａを用いてもよい。

角度測定器３３は、ｚ軸方向から見て、基準直線ＳＬに対するオリエンテーションフラットＯＦの傾きφを測定する（図９参照）。角度測定器３３は、点Ｐ_１に向けてレーザ光Ｌ３を照射する光源３２と、オリエンテーションフラットＯＦによって反射された反射光Ｌ４を検出する光検出器３４とを有することが好ましい。傾きφは、点Ｐ_１を中心として光検出器３４又はステージＳを回転させ、光検出器３４が受ける反射光Ｌ４の光量が最大となる回転角から算出されることが好ましい。また、ｙ軸方向に延びる光検出器３４を配置し、反射光Ｌ４を検出した点のｙ座標から傾きφを算出してもよい。

本実施形態の結晶方位測定装置１０ｃでは、位置センサ１２ａ及び角度測定器３３により基準直線ＳＬに対するオリエンテーションフラットＯＦの相対位置を高精度に測定することができるので、ステージＳに対するIII−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの相対位置を高精度に測定できる。よって、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの位置を調整したり、Ｘ線回折のデータを補正することによって、Ｘ線回折の測定結果のバラツキを低減できる。

本実施形態に係る結晶方位測定方法は、上述の結晶方位測定装置１０ｃを用いて好適に実施される。この方法では、第２実施形態と同様の工程が実施される（図６参照）。

工程Ｓ３において、本実施形態では、距離Ｄ_１が光学式の位置センサ１２ａを用いて測定されるので、距離Ｄ_１を非接触で精密に測定できる。さらに、工程Ｓ３では、基準直線ＳＬに対するオリエンテーションフラットＯＦの傾きφを測定する。

工程Ｓ４では、距離Ｄ_１が基準値Δ_１以下であり、かつ、傾きφが所定の基準値Ａ以下の場合には工程Ｓ１０を実施し、それ以外の場合は、ステージＳを清掃（工程Ｓ１２）した後、工程Ｓ２に戻ることが好ましい。

本実施形態の結晶方位測定方法では、基準直線ＳＬに対するオリエンテーションフラットＯＦの相対位置を高精度に測定することができるので、ステージＳに対するIII−Ｖ族化合物半導体ウェハＷの相対位置を高精度に測定できる。さらに、工程Ｓ４を実施することによって基準直線ＳＬとオリエンテーションフラットＯＦとのずれが小さい状態でＸ線回折測定を行うことができるので、Ｘ線回折の測定結果のバラツキを低減できる。なお、工程Ｓ４を実施せずに、距離Ｄ_１及び傾きφのデータを用いて所定の結晶方位のデータを補正してもよい。この場合でも、Ｘ線回折の測定結果のバラツキを低減できる。

（他の形態）
図１０は、他の形態に係る結晶方位測定装置を模式的に示す平面図である。図１０には、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸からなる空間座標系が示されている。

図１０に示される結晶方位測定装置１０ｄは、図７に示される結晶方位測定装置１０ｂの構成に加えて、撮像装置５０を更に備える。撮像装置５０としては、例えばＣＣＤカメラ等が挙げられる。撮像装置５０は、測定精度を向上させる観点から顕微鏡を含むことが好ましい。結晶方位測定装置１０ｄでは、オリエンテーションフラットＯＦが設けられたIII−Ｖ族化合物半導体ウェハＷに代えて、ノッチＮＴが設けられたIII−Ｖ族化合物半導体ウェハＷ１の結晶方位を測定する。撮像装置５０を用いると、ノッチＮＴを含む領域Ｉを観察することができる。ノッチＮＴの位置としては、例えばノッチＮＴを構成する溝の最深点を用いることができる。Ｘ線Ｘ１は、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷ１の中心Ｏ_３とノッチＮＴの位置とを結ぶ直線５２上に位置するIII−Ｖ族化合物半導体ウェハＷ１の端面ｅに照射される。

光学式の位置センサ１２ａは、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷ１の主面Ｗ１ａの法線方向（ｚ軸方向）から見て、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷ１の端面上の第１の点Ｑ_１と基準直線ＳＬとの距離を測定することができる。光学式の位置センサ１２ｂは、ｚ軸方向から見て、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷ１の端面上の第２の点Ｑ_２と基準直線ＳＬとの距離とを測定することができる。

結晶方位測定装置１０ｄでは、距離測定器１２及び撮像装置５０によって、直線５２に直交する直線の基準直線ＳＬに対する相対位置が分かる。よって、III−Ｖ族化合物半導体ウェハＷ１の位置を調整したり、Ｘ線回折のデータを補正することによって、Ｘ線回折の測定結果のバラツキを低減できる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
ＶＢ法を用いて＜５１１＞方向に成長したＧａＡｓインゴットを、内周刃でスライスしてウェハを作製した。エッチングによりウェハの加工ダメージを除去した後、オリエンテーションフラットを形成するために、ウェハの端面における（１１０）面を劈開して鏡面を作製した。続いて、図１に示されるような結晶方位測定装置を用いてウェハの結晶方位を測定した。

まず、ウェハをステージ上に載置し、位置決め板にオリエンテーションフラットを押し当てた。その後、光学式の位置センサを用いて、図２に示される点Ｐ_１及び点Ｐ_２のｙ座標を測定した。ｙ座標の値が±２μｍ以内の場合にＸ線回折測定を行い、それ以外の場合にはウェハの位置を再度調整した。さらに、点Ｐ_１のｘ座標と点Ｐ_２とのｘ座標との距離を１６ｍｍとした。この場合、なす角θの最大値は０．０１４°（＝ｔａｎ^−１（４／１６０００））となる。Ｘ線源及びＸ線検出器に起因する誤差を０．００５°以内に管理すると、トータルの誤差は０．０１９°になるので、オリエンテーションフラットと所定の結晶方位とのなす角の測定誤差を０．０２°以内とすることができる。

（実施例２）
ＬＥＣ法を用いて＜１００＞方向に成長したＩｎＰインゴットを、ワイヤーソーでスライスして直径４インチのウェハを作製した。その後、オリエンテーションフラットを形成するために、ウェハの端面における（１１０）面を劈開した。その後、ウェハのエッジのうちオリエンテーションフラットが形成されていない部分を面取りした。このウェハをフロロウェア社製のキャリアに格納し、キャリアを図４に示される結晶方位測定装置にセットして、自動でＸ線回折測定を行った。

まず、キャリアに格納されたウェハを、アームによりステージ上に載置した。続いて、ピンによりウェハを位置決め板に所定の圧力で押し付けた。これにより、位置センサのアーム部にオリエンテーションフラットを接触させた。その後、図２に示される距離Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３がいずれも２μｍ以下となる場合にウェハを吸着し、Ｘ線回折測定を行った。これ以外の場合、位置決め板とオリエンテーションフラットとの間に異物等が噛み込まれている可能性があるため、圧縮空気又はブラシ等を用いて位置決め板を自動で清掃し、再度ウェハの位置決めを行う。

Ｘ線回折測定では、オリエンテーションフラットの中点を通るｚ軸を軸としてステージを回転させながらオリエンテーションフラットにＸ線を照射し、Ｘ線検出器で回折線の強度を測定した。さらに、回折線の強度がピークを示す角度を算出してウェハの所定の結晶方位を測定した。なお、ピークをシャープにするために、多層膜ミラー等を用いてＸ線を単色化した。その後、距離Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３のデータを用いて、所定の結晶方位のデータを補正した。このようにして、オリエンテーションフラットと所定の結晶方位とのなす角の測定誤差を±０．０１°以内とすることができた。

第１実施形態に係る結晶方位測定装置を模式的に示す平面図である。 第１実施形態に係る結晶方位測定装置の一部を模式的に示す平面図である。 第１実施形態に係る結晶方位測定方法を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る結晶方位測定装置を模式的に示す平面図である。 図４に示されるＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 第２実施形態に係る結晶方位測定方法を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る結晶方位測定装置を模式的に示す平面図である。 第４実施形態に係る結晶方位測定装置を模式的に示す平面図である。 第４実施形態に係る結晶方位測定装置の一部を模式的に示す平面図である。 他の形態に係る結晶方位測定装置を模式的に示す平面図である。

符号の説明

１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…結晶方位測定装置、１２，２２…距離測定器、１２ａ，１２ｂ…光学式の位置センサ、１４…Ｘ線源、１６…Ｘ線検出器、２２ａ，２２ｂ…接触式の位置センサ、３３…角度測定器、Ｄ_１…第１の距離、Ｄ_２…第２の距離、Ｄ_３…第３の距離、ＯＦ…オリエンテーションフラット、Ｏ_１…オリエンテーションフラットの中点、Ｐ_１…第１の点、Ｐ_２…第２の点、Ｓ，２５，２７…ステージ、Ｓａ，２５ａ，２７ａ…ステージの表面、ＳＬ…基準直線、Ｗ，Ｗ１…III−Ｖ族化合物半導体ウェハ、Ｗａ，Ｗ１ａ…III−Ｖ族化合物半導体ウェハの主面、Ｘ１…Ｘ線、Ｘ２…回折線、θ…オリエンテーションフラットの傾き。

Claims (8)

1. オリエンテーションフラットが設けられたIII−Ｖ族化合物半導体ウェハをステージの表面上に載置する工程と、
   前記III−Ｖ族化合物半導体ウェハの主面の法線方向から見て、前記オリエンテーションフラット上の第１の点と前記ステージの前記表面における基準直線との第１の距離と、前記オリエンテーションフラット上の第２の点と前記基準直線との第２の距離とを測定する工程と、
   前記オリエンテーションフラットにＸ線を照射し、前記オリエンテーションフラットからの回折線によって前記III−Ｖ族化合物半導体ウェハの所定の結晶方位を測定する工程と、
   を含む、結晶方位測定方法。
2. 前記第１の距離及び前記第２の距離は、光学式の位置センサを用いて測定される、請求項１に記載の結晶方位測定方法。
3. 前記第１の距離及び前記第２の距離は、接触式の位置センサを用いて測定される、請求項１に記載の結晶方位測定方法。
4. 前記第１の距離及び前記第２の距離のデータを用いて、前記所定の結晶方位のデータを補正する工程を更に含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の結晶方位測定方法。
5. 前記第１の距離及び前記第２の距離を測定する工程では、前記III−Ｖ族化合物半導体ウェハの主面の法線方向から見て、前記基準直線と前記オリエンテーションフラットの中点との第３の距離を算出し、
   前記所定の結晶方位を測定する工程では、前記第３の距離が所定の基準値以下の場合に、前記オリエンテーションフラットの前記中点にＸ線を照射する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の結晶方位測定方法。
6. オリエンテーションフラットが設けられたIII−Ｖ族化合物半導体ウェハをステージの表面上に載置する工程と、
   前記III−Ｖ族化合物半導体ウェハの主面の法線方向から見て、前記オリエンテーションフラット上の第１の点と前記ステージの前記表面における基準直線との第１の距離と、前記基準直線に対する前記オリエンテーションフラットの傾きとを測定する工程と、
   前記オリエンテーションフラットにＸ線を照射し、前記オリエンテーションフラットからの回折線によって前記III−Ｖ族化合物半導体ウェハの所定の結晶方位を測定する工程と、
   を含む、結晶方位測定方法。
7. オリエンテーションフラットが設けられたIII−Ｖ族化合物半導体ウェハを載置するための表面を有するステージと、
   前記III−Ｖ族化合物半導体ウェハの主面の法線方向から見て、前記オリエンテーションフラット上の第１の点と前記ステージの前記表面における基準直線との第１の距離と、前記オリエンテーションフラット上の第２の点と前記基準直線との第２の距離とを測定する距離測定器と、
   前記オリエンテーションフラットにＸ線を照射するＸ線源と、
   前記オリエンテーションフラットからの回折線を検出するＸ線検出器と、
   を備える、結晶方位測定装置。
8. オリエンテーションフラットが設けられたIII−Ｖ族化合物半導体ウェハを載置するための表面を有するステージと、
   前記III−Ｖ族化合物半導体ウェハの主面の法線方向から見て、前記オリエンテーションフラット上の第１の点と前記ステージの前記表面における基準直線との第１の距離を測定する距離測定器と、
   前記III−Ｖ族化合物半導体ウェハの主面の法線方向から見て、前記基準直線に対する前記オリエンテーションフラットの傾きを測定する角度測定器と、
   前記オリエンテーションフラットにＸ線を照射するＸ線源と、
   前記オリエンテーションフラットからの回折線を検出するＸ線検出器と、
   を備える、結晶方位測定装置。
   

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