JP4678101B2 - 化合物半導体ウェーハの評価方法及び評価装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、化合物半導体ウェーハの評価方法及び評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、燐化ガリウム（ＧａＰ）単結晶基板上に燐化ガリウムエピタキシャル層を液相エピタキシャル成長させたような発光素子用の化合物半導体ウェーハにあっては、その主表面に突起状の欠陥が形成される場合がある。化合物半導体ウェーハの主表面に形成されるこの突起状欠陥は、フォトリソグラフィ工程でマスクを配置する際に、該突起状欠陥とマスクが接触して、ウェーハの割れを誘発する。そのため、突起状欠陥は、液相エピタキシャル成長後にハンディグラインダー等の切削装置により削り取られる。この突起状欠陥が削り取られた後に主表面に基板あるいはエピタキシャル層が露出した領域は、半導体としての特性がその他の領域（良品領域）と異なるため、不良領域として扱われる。
【０００３】
また、製造された化合物半導体ウェーハにおいては、良品領域（つまり、不良領域以外の主面の領域）の面積に応じて、化合物半導体ウェーハの一枚あたりの価値が決定される場合が少なくない。従って、化合物半導体ウェーハにおいて、不良領域及び／又は良品領域等の領域の面積を定量的に評価することは重要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、上記のような発光素子用等の化合物半導体ウェーハの主面に形成される不良領域の面積を測定する方法は、該不良領域と良品領域とで主面上に現われる色彩が異なることを利用して、目視にて行う。つまり、図５に示すように、例えば、１ｍｍ四方の単位領域７を有する透明な方眼紙６を不良領域２にあてて、その不良領域２が占有する方眼紙６の単位領域７の数を数えることにより定量評価を行う。しかしながら、このような方法にあっては、精度の良い測定が困難であったり、測定に時間がかかる等の問題がある。
【０００５】
そして、燐化ガリウム系化合物半導体ウェーハに限らず、主面から観察できる不良領域２が良品領域３から色彩に基づいて識別される場合に、同様の方法を採用した場合には、上記と同じ問題が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、化合物半導体ウェーハの主面上の色彩の異なる領域を定量評価する場合に、工程の削減及び精度の向上を実現することのできる化合物半導体ウェーハの評価方法、及びそれに使用する評価装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために、本発明の化合物半導体ウェーハの評価方法は、
燐化ガリウム単結晶基板上に、燐化ガリウム層を形成した化合物半導体ウェーハの主面上に突起状欠陥が形成された場合において、
突起状欠陥が切削装置によって削り取られた主面の一部の領域を特定領域とし、
化合物半導体ウェーハの主面を、色彩の異なる領域が識別可能に撮影し、画像ピクセルの集合からなる画像データを取得するとともに、
画像データはカラー画像データとして取得され、
主面上において特定の色彩を有する特定領域の面積を、画像データ上にて特定領域に対応する色彩を示す画像ピクセルの数に基づき定量化することを特徴とするか、もしくは、
燐化ガリウム単結晶基板上に、燐化ガリウム層を形成した化合物半導体ウェーハの主面上に突起状欠陥が形成された場合において、
前記突起状欠陥が切削装置によって削り取られた前記主面の一部の領域を特定領域とし、
前記化合物半導体ウェーハの主面に、青緑色の単色光を照射させ、該主面をモノクロ用ＣＣＤで色彩の異なる領域が識別可能なように撮影し、画像ピクセルの集合からなる画像データを取得するとともに、
前記画像データはモノクロ画像データとして取得され、
前記主面上において特定の色彩を有する前記特定領域の面積を、前記画像データ上にて前記特定領域に対応する色彩を示す画像ピクセルの数に基づき定量化することを特徴とする。
【０００８】
また、上記評価方法に使用される化合物半導体ウェーハの評価装置は、
燐化ガリウム単結晶基板上に、燐化ガリウム層を形成した化合物半導体ウェーハの主面上に突起状欠陥が形成された場合において、
前記突起状欠陥が切削装置によって削り取られた前記主面の一部の領域を特定領域とし、
前記化合物半導体ウェーハの主面を、色彩の異なる領域が識別可能に撮影し、画像ピクセルの集合からなるカラー画像データである画像データを取得する撮影手段と、
前記主面上において特定の色彩を有する前記特定領域を、前記画像データ上において前記画像ピクセルが示す色彩に基づき、他の領域から識別する領域識別手段と、
それら識別された前記特定領域の面積を、該特定領域に対応する色彩を示す画像ピクセルの数に基づいて定量化する面積定量化手段と、
を有することを特徴とするか、もしくは、
燐化ガリウム単結晶基板上に、燐化ガリウム層を形成した化合物半導体ウェーハの主面上に突起状欠陥が形成された場合において、
前記突起状欠陥が切削装置によって削り取られた前記主面の一部の領域を特定領域とし、
前記化合物半導体ウェーハの主面に、青緑色の単色光を照射させ、該主面をモノクロ用ＣＣＤで色彩の異なる領域が識別可能に撮影し、画像ピクセルの集合からなるモノクロ画像データである画像データを取得する撮影手段と、
前記主面上において特定の色彩を有する前記特定領域を、前記画像データ上において前記画像ピクセルが示す色彩に基づき、他の領域から識別する領域識別手段と、
それら識別された前記特定領域の面積を、該特定領域に対応する色彩を示す画像ピクセルの数に基づいて定量化する面積定量化手段と、
を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明者は、色彩の異なる領域を有する化合物半導体ウェーハの主面を撮影して、該主面の画像データを取得し、該画像データ上にて画像処理を行うことにより特有の色彩を有する特定領域の面積を定量化する方法を採用して評価の所要時間を短縮することにより、工数及び工程時間の大幅な削減が実現できることを見出し本発明の完成に至った。さらに、本発明によれば、人の目では識別できないような色彩の差異を識別でき、それにより、面積の定量化の精度が向上するものである。
【００１０】
上記特定領域とは、化合物半導体ウェーハの主面上において特定の色彩を有する領域であって、化合物半導体ウェーハとして所望の特性を有する良品領域、又は所望の特性が得られていない不良領域等とすることができる。また、本発明においては、これらの領域のいずれかのみを特定領域として、その領域の面積を定量化するようにしてもよいし、化合物半導体ウェーハの主面に現われる複数の領域をそれぞれ特定領域として、その各領域の面積を定量化することも可能である。
【００１１】
主面上の特定領域をその色彩に基づき識別するためには、色彩の相違を識別できる画像データを取得する必要がある。該画像データを取得する方法は様々であるが、画像データは、カラー画像データ又はモノクロ画像データどちらでも取得することできる。これにより、例えばカラー画像データであれば、化合物半導体ウェーハの主面上において、色彩の異なる領域を特別な装置等を使用することなくカラー用の撮影手段を使用することで容易に識別できる。また、モノクロ画像データであれば画像データの情報量が軽減できる。さらに評価の対象となる化合物半導体ウェーハの主面は、主表面であっても、主裏面であってもどちらでもよい。
【００１２】
また、本発明においては、特定領域の面積を、取得した画像データ上における画像ピクセル（pixel）数に基づいて定量化する。これによれば、撮影手段により得られる画像データの解像度にもよるが、従来行なわれていたような目視による評価と比較して、より正確に面積の定量化を行うことが可能となる。さらには、このような特定領域の面積の定量化は、面積定量化手段としての画像処理装置等の機器に内臓されている演算手段（例えば、ＣＰＵ）により行なわれるので、自動化が容易であって、工程時間の削減に非常に効果的である。
【００１３】
さらに、本発明においては、特定領域は化合物半導体ウェーハの主面上に形成される突起状欠陥が削り取られた後に該主面に露出する領域としてもよい。主面の一部が削り取られた場合、そこに他の領域と色彩の異なる領域が露出する場合がある。その場合、本発明が好適に使用できる。
【００１４】
さらに、本発明は、燐化ガリウム単結晶基板上に燐化ガリウム単結晶層を液相エピタキシャル成長させた化合物半導体ウェーハ（本明細書中においては、燐化ガリウム単結晶ウェーハともいう）の評価方法において、特に効果的に使用される。上記燐化ガリウム単結晶ウェーハにあっては、そのエピタキシャル層の形成工程において、その主表面に前述の突起状欠陥が形成されやすく、製品歩留まりの把握あるいは生産性の改善等には、不良領域の面積評価が欠かせない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
図４（ａ）は、本発明の評価方法及び評価装置の評価対象となる化合物半導体ウェーハＷの一例を示すものである。理解を容易にするために、ウェーハの半径方向に対して厚み方向の長さを誇張して図示している。該化合物半導体ウェーハＷは、本実施の形態においては、燐化ガリウム単結晶基板４上に窒素ドープされた燐化ガリウム層５を液相エピタキシャル成長させた燐化ガリウム単結晶ウェーハＷである。このような化合物半導体ウェーハＷにおいては、その主表面の一部に突起状欠陥１が形成される場合がある。このような突起状欠陥１は後の工程において、化合物半導体ウェーハＷの損傷等の問題を生じさせる原因となるために、ハンディグラインダー等の切削器具により切除される。図４（ｂ）は、突起状欠陥１を切削済みの化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１を模式的に示したものである。図４（ｂ）に示されているとおり、突起状欠陥１を切削した後の化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１においては、切削された領域２が他の領域と異なる色彩を有することが確認できる。燐化ガリウム単結晶ウェーハＷの場合、通常の白色光源のもとでは、切削しなかった領域（良品領域）３は略赤茶色を呈するが、主面の一部が切削された領域（不良領域）２は、通常略白色を呈する。
【００１６】
突起状欠陥１を切削することにより、不良領域２の色彩が変化して観察されるのは、切削により、この部分の応力分布が変化するためである。また、突起状欠陥１の切削によりエピタキシャル層５が削り取られて、下地の燐化ガリウム単結晶基板４が化合物半導体ウェーハＷの主表面に露出した場合、主面の一部が切除された領域２は略白色又は略オレンジ色を呈する。いずれにしても、不良領域のような、良品領域と異なる物理的特性を有する領域で、該良品領域と異なる色彩を有する場合に、本発明を使用することができる。
【００１７】
次に、上記突起状欠陥１を削り取った化合物半導体ウェーハＷにおいて、主面が削り取られていない良品領域３の面積を定量化する工程を説明する。
図１は、本発明の化合物半導体ウェーハの検査装置１００の概要を示すブロック図である。該検査装置１００は、化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１を撮影する撮影部１０、及び撮影部１０にて撮影された画像データを処理する画像処理部２０とによりなる。撮影部１０は、化合物半導体ウェーハＷを載置するためのウェーハテーブル１１、化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１に対する照明装置１２及び撮影手段としてのＣＣＤカメラ１３とを有する。
【００１８】
また、画像処理部２０は、得られた画像データ上において、化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１上における、例えば、良品領域３と不良領域２とを識別する領域識別手段としての色抽出装置２１、及び良品領域３の面積を定量化する面積定量化手段としての画像処理装置２２を有する。また、色抽出装置２１には、該色抽出装置２１によって識別された良品領域３と不良領域２とを区別して表示する第一モニタ２４が、画像処理装置２２には、該画像処理装置２２による各領域の面積定量結果を表示する第二モニタ２５がそれぞれ接続されている。
【００１９】
撮影手段としてのＣＣＤカメラ１３により、化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１における画像が撮影され、画像データが取得される。ここでＣＣＤカメラ１３は、該画像データをカラー画像データとして取得できるものを使用するのがよい。これにより、ＣＣＤカメラ１３により主表面Ｗ１上の各領域の色彩が、より識別可能な形で撮影される。その結果、化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１の良品領域３と不良領域２とを識別するのがより容易となる。
【００２０】
また、化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１の画像をより鮮明に取得するために、照明装置１２により該主表面Ｗ１に光を照射する。該照明装置１２には例えば白色光源を使用する。これにより、該主表面Ｗ１の各領域が識別可能に照らされる。またその照明装置１２の形状をリング状とし、該リング状照明装置１２の中心が化合物半導体ウェーハＷの軸線を通るように配置し、リング状照明装置１２の貫通孔を介して、ＣＣＤカメラ１３により化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１を観察するのが望ましい。これにより、化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１においてよりムラのない画像が撮影できる。
【００２１】
ＣＣＤカメラ１３により、主表面Ｗ１のカラー画像データがＲ（赤色信号）、Ｇ（緑色信号）、Ｂ（青色信号）のパラメータによる表現形式にて取得される。しかしながら、該表現形式にあっては、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号のそれぞれに輝度が要素として含まれているので、上記の照明装置１２による照明の変化等の影響により、上記ＲＧＢ信号が変動し、精度のよい画像データを取得できない可能性がある。また、色は３つの独立したパラメータにより表現されるが、この３つの独立パラメータに基づいて各領域の色彩を画像処理により識別する場合、処理速度が低下することが考えられる。
【００２２】
そのため、本発明の実施の形態においては、上記ＣＣＤカメラ１３により取得されたＲＧＢ表現形式のカラー画像データを、輝度の信号と色彩の信号（色相の信号及び彩度の信号の２成分）とを分離した１表現形式である色の３属性（色相、彩度、輝度）による表現形式に変換するようにしている。このような表現形式によれば、輝度成分と色彩成分とが分離されているので、輝度成分を考慮にいれなければ、色は色相成分と彩度成分とを独立のパラメータとした二次元空間で表されるため、色指定が容易となり処理速度が向上する。さらに、輝度成分のパラメータを分離しているので、照明の照射具合によらず、精度の良い画像データが得られる。なお、本実施の形態と同様の効果を得るためには、輝度のパラメータが独立に分離された表現形式にてカラー画像データを取得すればよく、このほかの公知の表現形式として、色差信号形式や、ＹＵＶ表現形式等の表現形式を採用することも可能である。このような色表現形式の変換は、公知であるので詳細は述べない。
【００２３】
次に、上記のように変換されたカラー画像データ上において、各画像ピクセルが良品領域３あるいは不良領域２のどちらを示すのかを識別する。本実施の形態においては、図１に示す色抽出装置２１により良品領域３と不良領域２の識別を行う。変換後のカラー画像データから、例えば、良品領域３に対応する色彩を示す画像ピクセルを抽出し、該画像ピクセルで表される領域を良品領域３として特定する。そして、それ以外の領域を不良領域２と特定し、良品領域３と不良領域２とを識別することができる。
【００２４】
それぞれの画像ピクセルが良品領域３に対応する色彩を有するかどうかを検出するためには、以下のような方法を採用できる。先ず、図６に示すように、良品領域３が有する色彩を示す画像ピクセルの種類（良品領域対応ピクセル６０ａ〜６０ｆ）を予め抽出し、該良品領域対応ピクセル６０ａ〜６０ｆのひとつひとつと、識別したい画像ピクセル５０が示す色彩の種類とを比較し、良品領域対応ピクセル６０ａ〜６０ｆのいずれかに該画像ピクセル５０が一致すればその画像ピクセル５０にて表される領域を良品領域３とし、一致しなければ不良領域２とする。ここで、予め抽出しておく良品領域３に対応する色彩の種類は、何種類かの色彩をいくつか抽出しておくのがよい。
【００２５】
または、変換後の画像データ上における３つのパラメータ（輝度、彩度、色相）の信号に基づいて、良品領域３及び不良領域２とを識別するようにしてもよい。輝度成分を縦軸として、色相成分を周方向、彩度成分を半径方向にとれば、ある特定の色は、図７（ａ）に示すような円筒座標のある座標にて表される。そして、これらのうち色相信号値及び彩度信号値の範囲のみを規定する場合、予め、図７（ｂ）に示すように、良品領域３を示す色彩の色相信号値及び彩度信号値の範囲を設定しておく。そして、色相信号値及び／又は彩度信号値が規定範囲内となる規定色彩領域Ｓに各画像ピクセルが示す色相信号値及び彩度信号値にて表される座標Ｘが包含される場合に、該画像ピクセルにて表される領域を良品領域３と規定する。
【００２６】
上記色抽出装置２１においては、良品領域３及び不良領域２を識別した結果は、二値化されて、図１の第一モニタ２４に表示される。例えば、各画像ピクセルに対して、図８に示すように良品領域３であれば「０」、不良領域２であれば「１」となる良不識別データＤ１を新たに付随させる。そして、該良不識別データＤ１にもとづいて、良品領域３及び不良領域２が識別可能な二値画像データが新たに作成され、図８（ｂ）に示すような該二値画像データに基づいて、モノクロ画像Ｖが第一モニタ２４に表示される。図８（ｂ）においては、不良領域２（データ「１」）に対応する画像ピクセルを黒く塗りつぶす形態にてモニタ表示する場合を示している。
【００２７】
以下、不良領域２あるいは良品領域３等の特定領域における面積定量化の方法について説明する。上記のように取得された二値画像データを図１に示す画像処理装置２２に送出する。そして、良品領域として識別されたピクセル数を面積定量化手段を使用して計数する。本実施の形態においては、該面積定量化手段（図示せず）は画像処理装置２２内に配置されている例えばＣＰＵ等の演算手段である。該画像処理装置２２による良品領域の面積測定における工程を図９のフローチャートを用いて説明する。まず、Ｓ１０１において化合物半導体ウェーハＷを特定するためのウェーハ特定データを入力する。ついで、Ｓ１０２にて二値画像データを読み出すとともに、Ｓ１０３で面積フラグカウンタｎｃ＝０とし、Ｓ１０４で画像ピクセル番号ＮＤを１とする。なお、Ｓ１０２において、二値画像データを読み出すとともに、出力結果を第二モニタ２４に表示する。そして、Ｓ１０５にて各画像ピクセルにおいて、その画像ピクセル番号ＮＤ順に良不識別データが「０」あるいは「１」のどちらであるかを判断し、良不識別データが「０」である場合には、Ｓ１０６において面積フラグカウンタｎｃに１を追加する。「１」の場合には、面積フラグカウンタｎｃは加算されない。上記Ｓ１０５、Ｓ１０６の処理の後、画像ピクセル番号ＮＤに１を追加し（Ｓ１０７）、全ての画像ピクセルにおいてＳ１０５、Ｓ１０６の処理を行って、全ての画像ピクセルにおいて処理が終われば最終的な面積フラグカウンタｎｃの値をウェーハ特定データとともに、画像処理装置２２のメモリに保存するとともに（Ｓ１０９）、モニタ上に画像データとともに、面積フラグカウンタｎｃ値を表示させる（Ｓ１１０）。
【００２８】
以上の処理により、良品領域３の面積を定量化することが可能となる。なお、Ｓ１１０においては、面積フラグカウンタｎｃの値から実際の面積を演算した結果を示すようにしてもよい。さらに、本実施の形態においては、良品領域３以外の領域は全て不良領域２としているので、化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１の全面積から良品領域３の面積を差し引いて不良領域２の面積を求めるようにし、さらにその結果を第二モニタ２５上に表示してもよい。また、上記の図９の面積定量化工程において、Ｓ１０５にて良不識別データが「１」の場合に面積フラグカウンタｎｃを加算するようにして不良領域２の面積を定量化することも可能である。
【００２９】
上記のように良品領域３及び不良領域２の面積を測定した後に、これら不良領域２のうち基準面積以上である主要不良領域の個数を計数することも可能である。主要不良領域が多く存在する化合物半導体ウェーハＷは、欠陥の形成量が多く、歩留まりの低下を招く。これらの主要不良領域の存在量を定量化して、現状の製品における情報を得ることができるため、生産性の改善等の処置を容易に実施可能である。具体的には、図１０に示すように上記画像データ上において、不良領域２として識別された領域（良否識別フラグ「１」とされた画像ピクセル：図１０においてハッチングされた領域）の集合のうち、該画像ピクセルの数が特定値以上であるものを主要不良領域３０と定義する。規定の特定値に満たない微小不良領域３１は、主要不良領域３０とはしない。
【００３０】
さらに、上記主要不良領域３０の個数を計数し、化合物半導体ウェーハＷの評価を行うこともできる。例えば、主要不良領域３０の個数が特定値以上であると、相対的に化合物半導体ウェーハＷの良品領域３の面積が減少してしまい、製品として必要な良品領域３のレベルに達しない場合もある。上記主要不良領域３０の個数の特定値は、要求される製品の品質及び評価の精度に基づいて決定されるものであり、適宜変更できる。
【００３１】
上記の主要不良領域３０の個数は前述の色抽出装置２１にて得られた二値画像データに対して、例えば、公知の伝播法等に基づき図１０に示すように各主要不良領域３０にラベル付けすることにより計数することができる。該処理を施すことで主要不良領域の個数計数工程の自動化が可能である。
【００３２】
また、本発明においては、上記規定された主要不良領域３０の形状やそれらの化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１上における分布形態等によって、該化合物半導体ウェーハＷを評価するようにしてもよい。例えば、図１１（ａ）に示すように、比較的面積の小さい主要不良領域３０が主表面Ｗ１全面において満遍なく分布しているよりも、不良領域２の主表面Ｗ１全面における面積が同等であっても、図１１（ｂ）に示す面積の比較的大きな主要不良領域３０が主表面Ｗ１上において、有る特定の領域に固まって分布しているほうが望ましい。
【００３３】
なお、本実施の形態においては、化合物半導体ウェーハＷとして燐化ガリウム単結晶ウェーハを採用した場合について説明しているが、本発明はこれに限られるものではなく、主面上に色彩の異なる領域が存在する他の化合物半導体ウェーハＷについても同様に使用できる。
【００３４】
さらに、本実施の形態においては、カラー画像データとして画像データを取得する場合について示したが、以下に示すように、二値画像データとして取得してもよい。
【００３５】
カラー画像データを取得する以外の方法としては、例えば、図２のように不良領域２においては反射しにくいが、良品領域３においては反射しやすいような単色光Ｌ１を単色光源１５から化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１上に照射し、該主表面Ｗ１からの反射光Ｌ２の該主表面Ｗ１上における強度分布をモノクロの画像データとして取得するようにしてもよい。この場合、カラー用のＣＣＤカメラ１３を使用する必要もなく、モノクロ用のＣＣＤカメラ１６を使用することができる。これにより、画像データの情報量が軽減できるという効果がある。この場合、良品領域３における反射強度と、不良領域２における反射強度との間に、閾値を設けておき、該閾値以上の反射強度を示す領域を良品領域３とし、反射強度が閾値に達しない領域を不良領域２として識別する。
【００３６】
さらに、上記のように単色光Ｌ１の反射強度により、良品領域３と不良領域２とを識別する場合、図３に示すような方法を採用することもできる。すなわち、光源としては白色光源１７を使用し、その白色光源１７と化合物半導体ウェーハＷとの間にある特定の波長領域の光が透過可能なフィルタ１４を配置する。これにより、図２に示す方法と同様に、所望の単色光Ｌ１を得ることができ、上記同様の方法によって、モノクロ用のＣＣＤカメラ１６によりモノクロの画像データを取得することができる。
【００３７】
なお、上記図２、３のような場合に化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１に照射される単色光の波長領域、あるいは、色彩等は、化合物半導体ウェーハＷの良品領域３と不良領域２とが呈する色彩の種類及びその組み合わせによって、適宜変更するのがよい。例えば、化合物半導体ウェーハＷが燐化ガリウム単結晶ウェーハにて構成されている場合、つまり、良品領域３が略赤茶色、不良領域２が略白色となるような場合には、以下のような単色光源を使用するのがよい。すなわち、赤茶色と補色の関係にある青緑色の単色光Ｌ１を照射する。これにより、主表面Ｗ１上において、不良領域２では略青緑色の光を反射する。一方、良品領域２の色彩は無彩色となる。これにより、彩度成分のパラメータを識別できる色抽出装置２１の使用により、不良領域２と良品領域３とが識別できる。
【００３８】
【実施例】
本発明の評価方法を図１に示す評価装置により行い、その効果を確認した。
化合物半導体ウェーハＷとしては、直径６０ｍｍの燐化ガリウム基板上４に、燐化ガリウムエピタキシャル層５を液相成長させたものを使用する。該化合物半導体ウェーハＷのうちで、その主表面Ｗ１に突起状欠陥１が形成されているものは、該突起状欠陥１をハンディグラインダーにより切除する。
【００３９】
上記主表面Ｗ１をＣＣＤカメラ１３にて撮影し、得られたカラー画像データから色抽出装置２１において、良品領域３と不良領域２を識別し、画像処理装置２２により不良領域２の面積を定量評価する。
【００４０】
上記の工程を1枚の同一の化合物半導体ウェーハＷに対して１０回行ったときの、得られる不良領域２の面積の繰り返し精度は、０．０９ｃｍ２以下であった。さらに、上記本発明にかかる工程と、従来例のクリアシートを使用した手動測定による工程との所要時間を比較する。従来例においては、化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１上に現われる不良領域２の大小にもよるが、所要時間は１枚あたり３０秒以上であった。一方、本発明による工程の所要時間は１枚あたり２秒以内であった。このように、本発明によれば、不良領域２（あるいは良品領域３）の面積の定量化が精度よく迅速に行なわれるので、工程時間と工数の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の化合物半導体ウェーハの評価装置を示す概略図。
【図２】図１の化合物半導体ウェーハの変形例の第一を示す概略図。
【図３】図１の化合物半導体ウェーハの変形例の第二を示す概略図。
【図４】化合物半導体ウェーハの主面上に形成される突起状欠陥と良品領域及び不良領域とを示す概略図。
【図５】従来の評価方法を説明する概略図。
【図６】特定領域を識別する方法の第一の例を説明する概略図。
【図７】特定領域を識別する方法の第二の例を説明する概略図。
【図８】二値画像データの一例を示す概略図。
【図９】面積定量化の流れを示すフローチャート。
【図１０】主要不良領域を画像データ上で特定した場合の一例を示す説明図。
【図１１】主要不良領域の分布形態を示す図。
【符号の説明】
１ 突起状欠陥
２ 不良領域（特定領域）
３ 良品領域（特定領域）
４ 燐化ガリウム単結晶基板
５ 燐化ガリウム層
１２ 照明装置
１３、１６ ＣＣＤカメラ（撮影手段）
２１ 色抽出装置
２２ 画像処理装置
２４ 第一モニタ
２５ 第二モニタ
５０ 画像ピクセル
１００ 化合物半導体ウェーハ評価装置
Ｗ 化合物半導体ウェーハ（燐化ガリウム単結晶ウェーハ）
Ｗ１ 化合物半導体ウェーハの主表面（化合物半導体ウェーハの主面）
【発明の属する技術分野】
この発明は、化合物半導体ウェーハの評価方法及び評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、燐化ガリウム（ＧａＰ）単結晶基板上に燐化ガリウムエピタキシャル層を液相エピタキシャル成長させたような発光素子用の化合物半導体ウェーハにあっては、その主表面に突起状の欠陥が形成される場合がある。化合物半導体ウェーハの主表面に形成されるこの突起状欠陥は、フォトリソグラフィ工程でマスクを配置する際に、該突起状欠陥とマスクが接触して、ウェーハの割れを誘発する。そのため、突起状欠陥は、液相エピタキシャル成長後にハンディグラインダー等の切削装置により削り取られる。この突起状欠陥が削り取られた後に主表面に基板あるいはエピタキシャル層が露出した領域は、半導体としての特性がその他の領域（良品領域）と異なるため、不良領域として扱われる。
【０００３】
また、製造された化合物半導体ウェーハにおいては、良品領域（つまり、不良領域以外の主面の領域）の面積に応じて、化合物半導体ウェーハの一枚あたりの価値が決定される場合が少なくない。従って、化合物半導体ウェーハにおいて、不良領域及び／又は良品領域等の領域の面積を定量的に評価することは重要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、上記のような発光素子用等の化合物半導体ウェーハの主面に形成される不良領域の面積を測定する方法は、該不良領域と良品領域とで主面上に現われる色彩が異なることを利用して、目視にて行う。つまり、図５に示すように、例えば、１ｍｍ四方の単位領域７を有する透明な方眼紙６を不良領域２にあてて、その不良領域２が占有する方眼紙６の単位領域７の数を数えることにより定量評価を行う。しかしながら、このような方法にあっては、精度の良い測定が困難であったり、測定に時間がかかる等の問題がある。
【０００５】
そして、燐化ガリウム系化合物半導体ウェーハに限らず、主面から観察できる不良領域２が良品領域３から色彩に基づいて識別される場合に、同様の方法を採用した場合には、上記と同じ問題が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、化合物半導体ウェーハの主面上の色彩の異なる領域を定量評価する場合に、工程の削減及び精度の向上を実現することのできる化合物半導体ウェーハの評価方法、及びそれに使用する評価装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために、本発明の化合物半導体ウェーハの評価方法は、
燐化ガリウム単結晶基板上に、燐化ガリウム層を形成した化合物半導体ウェーハの主面上に突起状欠陥が形成された場合において、
突起状欠陥が切削装置によって削り取られた主面の一部の領域を特定領域とし、
化合物半導体ウェーハの主面を、色彩の異なる領域が識別可能に撮影し、画像ピクセルの集合からなる画像データを取得するとともに、
画像データはカラー画像データとして取得され、
主面上において特定の色彩を有する特定領域の面積を、画像データ上にて特定領域に対応する色彩を示す画像ピクセルの数に基づき定量化することを特徴とするか、もしくは、
燐化ガリウム単結晶基板上に、燐化ガリウム層を形成した化合物半導体ウェーハの主面上に突起状欠陥が形成された場合において、
前記突起状欠陥が切削装置によって削り取られた前記主面の一部の領域を特定領域とし、
前記化合物半導体ウェーハの主面に、青緑色の単色光を照射させ、該主面をモノクロ用ＣＣＤで色彩の異なる領域が識別可能なように撮影し、画像ピクセルの集合からなる画像データを取得するとともに、
前記画像データはモノクロ画像データとして取得され、
前記主面上において特定の色彩を有する前記特定領域の面積を、前記画像データ上にて前記特定領域に対応する色彩を示す画像ピクセルの数に基づき定量化することを特徴とする。
【０００８】
また、上記評価方法に使用される化合物半導体ウェーハの評価装置は、
燐化ガリウム単結晶基板上に、燐化ガリウム層を形成した化合物半導体ウェーハの主面上に突起状欠陥が形成された場合において、
前記突起状欠陥が切削装置によって削り取られた前記主面の一部の領域を特定領域とし、
前記化合物半導体ウェーハの主面を、色彩の異なる領域が識別可能に撮影し、画像ピクセルの集合からなるカラー画像データである画像データを取得する撮影手段と、
前記主面上において特定の色彩を有する前記特定領域を、前記画像データ上において前記画像ピクセルが示す色彩に基づき、他の領域から識別する領域識別手段と、
それら識別された前記特定領域の面積を、該特定領域に対応する色彩を示す画像ピクセルの数に基づいて定量化する面積定量化手段と、
を有することを特徴とするか、もしくは、
燐化ガリウム単結晶基板上に、燐化ガリウム層を形成した化合物半導体ウェーハの主面上に突起状欠陥が形成された場合において、
前記突起状欠陥が切削装置によって削り取られた前記主面の一部の領域を特定領域とし、
前記化合物半導体ウェーハの主面に、青緑色の単色光を照射させ、該主面をモノクロ用ＣＣＤで色彩の異なる領域が識別可能に撮影し、画像ピクセルの集合からなるモノクロ画像データである画像データを取得する撮影手段と、
前記主面上において特定の色彩を有する前記特定領域を、前記画像データ上において前記画像ピクセルが示す色彩に基づき、他の領域から識別する領域識別手段と、
それら識別された前記特定領域の面積を、該特定領域に対応する色彩を示す画像ピクセルの数に基づいて定量化する面積定量化手段と、
を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明者は、色彩の異なる領域を有する化合物半導体ウェーハの主面を撮影して、該主面の画像データを取得し、該画像データ上にて画像処理を行うことにより特有の色彩を有する特定領域の面積を定量化する方法を採用して評価の所要時間を短縮することにより、工数及び工程時間の大幅な削減が実現できることを見出し本発明の完成に至った。さらに、本発明によれば、人の目では識別できないような色彩の差異を識別でき、それにより、面積の定量化の精度が向上するものである。
【００１０】
上記特定領域とは、化合物半導体ウェーハの主面上において特定の色彩を有する領域であって、化合物半導体ウェーハとして所望の特性を有する良品領域、又は所望の特性が得られていない不良領域等とすることができる。また、本発明においては、これらの領域のいずれかのみを特定領域として、その領域の面積を定量化するようにしてもよいし、化合物半導体ウェーハの主面に現われる複数の領域をそれぞれ特定領域として、その各領域の面積を定量化することも可能である。
【００１１】
主面上の特定領域をその色彩に基づき識別するためには、色彩の相違を識別できる画像データを取得する必要がある。該画像データを取得する方法は様々であるが、画像データは、カラー画像データ又はモノクロ画像データどちらでも取得することできる。これにより、例えばカラー画像データであれば、化合物半導体ウェーハの主面上において、色彩の異なる領域を特別な装置等を使用することなくカラー用の撮影手段を使用することで容易に識別できる。また、モノクロ画像データであれば画像データの情報量が軽減できる。さらに評価の対象となる化合物半導体ウェーハの主面は、主表面であっても、主裏面であってもどちらでもよい。
【００１２】
また、本発明においては、特定領域の面積を、取得した画像データ上における画像ピクセル（pixel）数に基づいて定量化する。これによれば、撮影手段により得られる画像データの解像度にもよるが、従来行なわれていたような目視による評価と比較して、より正確に面積の定量化を行うことが可能となる。さらには、このような特定領域の面積の定量化は、面積定量化手段としての画像処理装置等の機器に内臓されている演算手段（例えば、ＣＰＵ）により行なわれるので、自動化が容易であって、工程時間の削減に非常に効果的である。
【００１３】
さらに、本発明においては、特定領域は化合物半導体ウェーハの主面上に形成される突起状欠陥が削り取られた後に該主面に露出する領域としてもよい。主面の一部が削り取られた場合、そこに他の領域と色彩の異なる領域が露出する場合がある。その場合、本発明が好適に使用できる。
【００１４】
さらに、本発明は、燐化ガリウム単結晶基板上に燐化ガリウム単結晶層を液相エピタキシャル成長させた化合物半導体ウェーハ（本明細書中においては、燐化ガリウム単結晶ウェーハともいう）の評価方法において、特に効果的に使用される。上記燐化ガリウム単結晶ウェーハにあっては、そのエピタキシャル層の形成工程において、その主表面に前述の突起状欠陥が形成されやすく、製品歩留まりの把握あるいは生産性の改善等には、不良領域の面積評価が欠かせない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
図４（ａ）は、本発明の評価方法及び評価装置の評価対象となる化合物半導体ウェーハＷの一例を示すものである。理解を容易にするために、ウェーハの半径方向に対して厚み方向の長さを誇張して図示している。該化合物半導体ウェーハＷは、本実施の形態においては、燐化ガリウム単結晶基板４上に窒素ドープされた燐化ガリウム層５を液相エピタキシャル成長させた燐化ガリウム単結晶ウェーハＷである。このような化合物半導体ウェーハＷにおいては、その主表面の一部に突起状欠陥１が形成される場合がある。このような突起状欠陥１は後の工程において、化合物半導体ウェーハＷの損傷等の問題を生じさせる原因となるために、ハンディグラインダー等の切削器具により切除される。図４（ｂ）は、突起状欠陥１を切削済みの化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１を模式的に示したものである。図４（ｂ）に示されているとおり、突起状欠陥１を切削した後の化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１においては、切削された領域２が他の領域と異なる色彩を有することが確認できる。燐化ガリウム単結晶ウェーハＷの場合、通常の白色光源のもとでは、切削しなかった領域（良品領域）３は略赤茶色を呈するが、主面の一部が切削された領域（不良領域）２は、通常略白色を呈する。
【００１６】
突起状欠陥１を切削することにより、不良領域２の色彩が変化して観察されるのは、切削により、この部分の応力分布が変化するためである。また、突起状欠陥１の切削によりエピタキシャル層５が削り取られて、下地の燐化ガリウム単結晶基板４が化合物半導体ウェーハＷの主表面に露出した場合、主面の一部が切除された領域２は略白色又は略オレンジ色を呈する。いずれにしても、不良領域のような、良品領域と異なる物理的特性を有する領域で、該良品領域と異なる色彩を有する場合に、本発明を使用することができる。
【００１７】
次に、上記突起状欠陥１を削り取った化合物半導体ウェーハＷにおいて、主面が削り取られていない良品領域３の面積を定量化する工程を説明する。
図１は、本発明の化合物半導体ウェーハの検査装置１００の概要を示すブロック図である。該検査装置１００は、化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１を撮影する撮影部１０、及び撮影部１０にて撮影された画像データを処理する画像処理部２０とによりなる。撮影部１０は、化合物半導体ウェーハＷを載置するためのウェーハテーブル１１、化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１に対する照明装置１２及び撮影手段としてのＣＣＤカメラ１３とを有する。
【００１８】
また、画像処理部２０は、得られた画像データ上において、化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１上における、例えば、良品領域３と不良領域２とを識別する領域識別手段としての色抽出装置２１、及び良品領域３の面積を定量化する面積定量化手段としての画像処理装置２２を有する。また、色抽出装置２１には、該色抽出装置２１によって識別された良品領域３と不良領域２とを区別して表示する第一モニタ２４が、画像処理装置２２には、該画像処理装置２２による各領域の面積定量結果を表示する第二モニタ２５がそれぞれ接続されている。
【００１９】
撮影手段としてのＣＣＤカメラ１３により、化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１における画像が撮影され、画像データが取得される。ここでＣＣＤカメラ１３は、該画像データをカラー画像データとして取得できるものを使用するのがよい。これにより、ＣＣＤカメラ１３により主表面Ｗ１上の各領域の色彩が、より識別可能な形で撮影される。その結果、化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１の良品領域３と不良領域２とを識別するのがより容易となる。
【００２０】
また、化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１の画像をより鮮明に取得するために、照明装置１２により該主表面Ｗ１に光を照射する。該照明装置１２には例えば白色光源を使用する。これにより、該主表面Ｗ１の各領域が識別可能に照らされる。またその照明装置１２の形状をリング状とし、該リング状照明装置１２の中心が化合物半導体ウェーハＷの軸線を通るように配置し、リング状照明装置１２の貫通孔を介して、ＣＣＤカメラ１３により化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１を観察するのが望ましい。これにより、化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１においてよりムラのない画像が撮影できる。
【００２１】
ＣＣＤカメラ１３により、主表面Ｗ１のカラー画像データがＲ（赤色信号）、Ｇ（緑色信号）、Ｂ（青色信号）のパラメータによる表現形式にて取得される。しかしながら、該表現形式にあっては、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号のそれぞれに輝度が要素として含まれているので、上記の照明装置１２による照明の変化等の影響により、上記ＲＧＢ信号が変動し、精度のよい画像データを取得できない可能性がある。また、色は３つの独立したパラメータにより表現されるが、この３つの独立パラメータに基づいて各領域の色彩を画像処理により識別する場合、処理速度が低下することが考えられる。
【００２２】
そのため、本発明の実施の形態においては、上記ＣＣＤカメラ１３により取得されたＲＧＢ表現形式のカラー画像データを、輝度の信号と色彩の信号（色相の信号及び彩度の信号の２成分）とを分離した１表現形式である色の３属性（色相、彩度、輝度）による表現形式に変換するようにしている。このような表現形式によれば、輝度成分と色彩成分とが分離されているので、輝度成分を考慮にいれなければ、色は色相成分と彩度成分とを独立のパラメータとした二次元空間で表されるため、色指定が容易となり処理速度が向上する。さらに、輝度成分のパラメータを分離しているので、照明の照射具合によらず、精度の良い画像データが得られる。なお、本実施の形態と同様の効果を得るためには、輝度のパラメータが独立に分離された表現形式にてカラー画像データを取得すればよく、このほかの公知の表現形式として、色差信号形式や、ＹＵＶ表現形式等の表現形式を採用することも可能である。このような色表現形式の変換は、公知であるので詳細は述べない。
【００２３】
次に、上記のように変換されたカラー画像データ上において、各画像ピクセルが良品領域３あるいは不良領域２のどちらを示すのかを識別する。本実施の形態においては、図１に示す色抽出装置２１により良品領域３と不良領域２の識別を行う。変換後のカラー画像データから、例えば、良品領域３に対応する色彩を示す画像ピクセルを抽出し、該画像ピクセルで表される領域を良品領域３として特定する。そして、それ以外の領域を不良領域２と特定し、良品領域３と不良領域２とを識別することができる。
【００２４】
それぞれの画像ピクセルが良品領域３に対応する色彩を有するかどうかを検出するためには、以下のような方法を採用できる。先ず、図６に示すように、良品領域３が有する色彩を示す画像ピクセルの種類（良品領域対応ピクセル６０ａ〜６０ｆ）を予め抽出し、該良品領域対応ピクセル６０ａ〜６０ｆのひとつひとつと、識別したい画像ピクセル５０が示す色彩の種類とを比較し、良品領域対応ピクセル６０ａ〜６０ｆのいずれかに該画像ピクセル５０が一致すればその画像ピクセル５０にて表される領域を良品領域３とし、一致しなければ不良領域２とする。ここで、予め抽出しておく良品領域３に対応する色彩の種類は、何種類かの色彩をいくつか抽出しておくのがよい。
【００２５】
または、変換後の画像データ上における３つのパラメータ（輝度、彩度、色相）の信号に基づいて、良品領域３及び不良領域２とを識別するようにしてもよい。輝度成分を縦軸として、色相成分を周方向、彩度成分を半径方向にとれば、ある特定の色は、図７（ａ）に示すような円筒座標のある座標にて表される。そして、これらのうち色相信号値及び彩度信号値の範囲のみを規定する場合、予め、図７（ｂ）に示すように、良品領域３を示す色彩の色相信号値及び彩度信号値の範囲を設定しておく。そして、色相信号値及び／又は彩度信号値が規定範囲内となる規定色彩領域Ｓに各画像ピクセルが示す色相信号値及び彩度信号値にて表される座標Ｘが包含される場合に、該画像ピクセルにて表される領域を良品領域３と規定する。
【００２６】
上記色抽出装置２１においては、良品領域３及び不良領域２を識別した結果は、二値化されて、図１の第一モニタ２４に表示される。例えば、各画像ピクセルに対して、図８に示すように良品領域３であれば「０」、不良領域２であれば「１」となる良不識別データＤ１を新たに付随させる。そして、該良不識別データＤ１にもとづいて、良品領域３及び不良領域２が識別可能な二値画像データが新たに作成され、図８（ｂ）に示すような該二値画像データに基づいて、モノクロ画像Ｖが第一モニタ２４に表示される。図８（ｂ）においては、不良領域２（データ「１」）に対応する画像ピクセルを黒く塗りつぶす形態にてモニタ表示する場合を示している。
【００２７】
以下、不良領域２あるいは良品領域３等の特定領域における面積定量化の方法について説明する。上記のように取得された二値画像データを図１に示す画像処理装置２２に送出する。そして、良品領域として識別されたピクセル数を面積定量化手段を使用して計数する。本実施の形態においては、該面積定量化手段（図示せず）は画像処理装置２２内に配置されている例えばＣＰＵ等の演算手段である。該画像処理装置２２による良品領域の面積測定における工程を図９のフローチャートを用いて説明する。まず、Ｓ１０１において化合物半導体ウェーハＷを特定するためのウェーハ特定データを入力する。ついで、Ｓ１０２にて二値画像データを読み出すとともに、Ｓ１０３で面積フラグカウンタｎｃ＝０とし、Ｓ１０４で画像ピクセル番号ＮＤを１とする。なお、Ｓ１０２において、二値画像データを読み出すとともに、出力結果を第二モニタ２４に表示する。そして、Ｓ１０５にて各画像ピクセルにおいて、その画像ピクセル番号ＮＤ順に良不識別データが「０」あるいは「１」のどちらであるかを判断し、良不識別データが「０」である場合には、Ｓ１０６において面積フラグカウンタｎｃに１を追加する。「１」の場合には、面積フラグカウンタｎｃは加算されない。上記Ｓ１０５、Ｓ１０６の処理の後、画像ピクセル番号ＮＤに１を追加し（Ｓ１０７）、全ての画像ピクセルにおいてＳ１０５、Ｓ１０６の処理を行って、全ての画像ピクセルにおいて処理が終われば最終的な面積フラグカウンタｎｃの値をウェーハ特定データとともに、画像処理装置２２のメモリに保存するとともに（Ｓ１０９）、モニタ上に画像データとともに、面積フラグカウンタｎｃ値を表示させる（Ｓ１１０）。
【００２８】
以上の処理により、良品領域３の面積を定量化することが可能となる。なお、Ｓ１１０においては、面積フラグカウンタｎｃの値から実際の面積を演算した結果を示すようにしてもよい。さらに、本実施の形態においては、良品領域３以外の領域は全て不良領域２としているので、化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１の全面積から良品領域３の面積を差し引いて不良領域２の面積を求めるようにし、さらにその結果を第二モニタ２５上に表示してもよい。また、上記の図９の面積定量化工程において、Ｓ１０５にて良不識別データが「１」の場合に面積フラグカウンタｎｃを加算するようにして不良領域２の面積を定量化することも可能である。
【００２９】
上記のように良品領域３及び不良領域２の面積を測定した後に、これら不良領域２のうち基準面積以上である主要不良領域の個数を計数することも可能である。主要不良領域が多く存在する化合物半導体ウェーハＷは、欠陥の形成量が多く、歩留まりの低下を招く。これらの主要不良領域の存在量を定量化して、現状の製品における情報を得ることができるため、生産性の改善等の処置を容易に実施可能である。具体的には、図１０に示すように上記画像データ上において、不良領域２として識別された領域（良否識別フラグ「１」とされた画像ピクセル：図１０においてハッチングされた領域）の集合のうち、該画像ピクセルの数が特定値以上であるものを主要不良領域３０と定義する。規定の特定値に満たない微小不良領域３１は、主要不良領域３０とはしない。
【００３０】
さらに、上記主要不良領域３０の個数を計数し、化合物半導体ウェーハＷの評価を行うこともできる。例えば、主要不良領域３０の個数が特定値以上であると、相対的に化合物半導体ウェーハＷの良品領域３の面積が減少してしまい、製品として必要な良品領域３のレベルに達しない場合もある。上記主要不良領域３０の個数の特定値は、要求される製品の品質及び評価の精度に基づいて決定されるものであり、適宜変更できる。
【００３１】
上記の主要不良領域３０の個数は前述の色抽出装置２１にて得られた二値画像データに対して、例えば、公知の伝播法等に基づき図１０に示すように各主要不良領域３０にラベル付けすることにより計数することができる。該処理を施すことで主要不良領域の個数計数工程の自動化が可能である。
【００３２】
また、本発明においては、上記規定された主要不良領域３０の形状やそれらの化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１上における分布形態等によって、該化合物半導体ウェーハＷを評価するようにしてもよい。例えば、図１１（ａ）に示すように、比較的面積の小さい主要不良領域３０が主表面Ｗ１全面において満遍なく分布しているよりも、不良領域２の主表面Ｗ１全面における面積が同等であっても、図１１（ｂ）に示す面積の比較的大きな主要不良領域３０が主表面Ｗ１上において、有る特定の領域に固まって分布しているほうが望ましい。
【００３３】
なお、本実施の形態においては、化合物半導体ウェーハＷとして燐化ガリウム単結晶ウェーハを採用した場合について説明しているが、本発明はこれに限られるものではなく、主面上に色彩の異なる領域が存在する他の化合物半導体ウェーハＷについても同様に使用できる。
【００３４】
さらに、本実施の形態においては、カラー画像データとして画像データを取得する場合について示したが、以下に示すように、二値画像データとして取得してもよい。
【００３５】
カラー画像データを取得する以外の方法としては、例えば、図２のように不良領域２においては反射しにくいが、良品領域３においては反射しやすいような単色光Ｌ１を単色光源１５から化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１上に照射し、該主表面Ｗ１からの反射光Ｌ２の該主表面Ｗ１上における強度分布をモノクロの画像データとして取得するようにしてもよい。この場合、カラー用のＣＣＤカメラ１３を使用する必要もなく、モノクロ用のＣＣＤカメラ１６を使用することができる。これにより、画像データの情報量が軽減できるという効果がある。この場合、良品領域３における反射強度と、不良領域２における反射強度との間に、閾値を設けておき、該閾値以上の反射強度を示す領域を良品領域３とし、反射強度が閾値に達しない領域を不良領域２として識別する。
【００３６】
さらに、上記のように単色光Ｌ１の反射強度により、良品領域３と不良領域２とを識別する場合、図３に示すような方法を採用することもできる。すなわち、光源としては白色光源１７を使用し、その白色光源１７と化合物半導体ウェーハＷとの間にある特定の波長領域の光が透過可能なフィルタ１４を配置する。これにより、図２に示す方法と同様に、所望の単色光Ｌ１を得ることができ、上記同様の方法によって、モノクロ用のＣＣＤカメラ１６によりモノクロの画像データを取得することができる。
【００３７】
なお、上記図２、３のような場合に化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１に照射される単色光の波長領域、あるいは、色彩等は、化合物半導体ウェーハＷの良品領域３と不良領域２とが呈する色彩の種類及びその組み合わせによって、適宜変更するのがよい。例えば、化合物半導体ウェーハＷが燐化ガリウム単結晶ウェーハにて構成されている場合、つまり、良品領域３が略赤茶色、不良領域２が略白色となるような場合には、以下のような単色光源を使用するのがよい。すなわち、赤茶色と補色の関係にある青緑色の単色光Ｌ１を照射する。これにより、主表面Ｗ１上において、不良領域２では略青緑色の光を反射する。一方、良品領域２の色彩は無彩色となる。これにより、彩度成分のパラメータを識別できる色抽出装置２１の使用により、不良領域２と良品領域３とが識別できる。
【００３８】
【実施例】
本発明の評価方法を図１に示す評価装置により行い、その効果を確認した。
化合物半導体ウェーハＷとしては、直径６０ｍｍの燐化ガリウム基板上４に、燐化ガリウムエピタキシャル層５を液相成長させたものを使用する。該化合物半導体ウェーハＷのうちで、その主表面Ｗ１に突起状欠陥１が形成されているものは、該突起状欠陥１をハンディグラインダーにより切除する。
【００３９】
上記主表面Ｗ１をＣＣＤカメラ１３にて撮影し、得られたカラー画像データから色抽出装置２１において、良品領域３と不良領域２を識別し、画像処理装置２２により不良領域２の面積を定量評価する。
【００４０】
上記の工程を1枚の同一の化合物半導体ウェーハＷに対して１０回行ったときの、得られる不良領域２の面積の繰り返し精度は、０．０９ｃｍ２以下であった。さらに、上記本発明にかかる工程と、従来例のクリアシートを使用した手動測定による工程との所要時間を比較する。従来例においては、化合物半導体ウェーハＷの主表面Ｗ１上に現われる不良領域２の大小にもよるが、所要時間は１枚あたり３０秒以上であった。一方、本発明による工程の所要時間は１枚あたり２秒以内であった。このように、本発明によれば、不良領域２（あるいは良品領域３）の面積の定量化が精度よく迅速に行なわれるので、工程時間と工数の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の化合物半導体ウェーハの評価装置を示す概略図。
【図２】図１の化合物半導体ウェーハの変形例の第一を示す概略図。
【図３】図１の化合物半導体ウェーハの変形例の第二を示す概略図。
【図４】化合物半導体ウェーハの主面上に形成される突起状欠陥と良品領域及び不良領域とを示す概略図。
【図５】従来の評価方法を説明する概略図。
【図６】特定領域を識別する方法の第一の例を説明する概略図。
【図７】特定領域を識別する方法の第二の例を説明する概略図。
【図８】二値画像データの一例を示す概略図。
【図９】面積定量化の流れを示すフローチャート。
【図１０】主要不良領域を画像データ上で特定した場合の一例を示す説明図。
【図１１】主要不良領域の分布形態を示す図。
【符号の説明】
１ 突起状欠陥
２ 不良領域（特定領域）
３ 良品領域（特定領域）
４ 燐化ガリウム単結晶基板
５ 燐化ガリウム層
１２ 照明装置
１３、１６ ＣＣＤカメラ（撮影手段）
２１ 色抽出装置
２２ 画像処理装置
２４ 第一モニタ
２５ 第二モニタ
５０ 画像ピクセル
１００ 化合物半導体ウェーハ評価装置
Ｗ 化合物半導体ウェーハ（燐化ガリウム単結晶ウェーハ）
Ｗ１ 化合物半導体ウェーハの主表面（化合物半導体ウェーハの主面）
Claims (4)
- 燐化ガリウム単結晶基板上に、燐化ガリウム層を形成した化合物半導体ウェーハの主面上に突起状欠陥が形成された場合において、
前記突起状欠陥が切削装置によって削り取られた前記主面の一部の領域を特定領域とし、
前記化合物半導体ウェーハの主面を、色彩の異なる領域が識別可能に撮影し、画像ピクセルの集合からなる画像データを取得するとともに、
前記画像データはカラー画像データとして取得され、
前記主面上において特定の色彩を有する前記特定領域の面積を、前記画像データ上にて前記特定領域に対応する色彩を示す画像ピクセルの数に基づき定量化することを特徴とする化合物半導体ウェーハの評価方法。 - 燐化ガリウム単結晶基板上に、燐化ガリウム層を形成した化合物半導体ウェーハの主面上に突起状欠陥が形成された場合において、
前記突起状欠陥が切削装置によって削り取られた前記主面の一部の領域を特定領域とし、
前記化合物半導体ウェーハの主面に、青緑色の単色光を照射させ、該主面をモノクロ用ＣＣＤで色彩の異なる領域が識別可能なように撮影し、画像ピクセルの集合からなる画像データを取得するとともに、
前記画像データはモノクロ画像データとして取得され、
前記主面上において特定の色彩を有する前記特定領域の面積を、前記画像データ上にて前記特定領域に対応する色彩を示す画像ピクセルの数に基づき定量化することを特徴とする化合物半導体ウェーハの評価方法。 - 燐化ガリウム単結晶基板上に、燐化ガリウム層を形成した化合物半導体ウェーハの主面上に突起状欠陥が形成された場合において、
前記突起状欠陥が切削装置によって削り取られた前記主面の一部の領域を特定領域とし、
前記化合物半導体ウェーハの主面を、色彩の異なる領域が識別可能に撮影し、画像ピクセルの集合からなるカラー画像データである画像データを取得する撮影手段と、
前記主面上において特定の色彩を有する前記特定領域を、前記画像データ上において前記画像ピクセルが示す色彩に基づき、他の領域から識別する領域識別手段と、
それら識別された前記特定領域の面積を、該特定領域に対応する色彩を示す画像ピクセルの数に基づいて定量化する面積定量化手段と、
を有することを特徴とする化合物半導体ウェーハの評価装置。 - 燐化ガリウム単結晶基板上に、燐化ガリウム層を形成した化合物半導体ウェーハの主面上に突起状欠陥が形成された場合において、
前記突起状欠陥が切削装置によって削り取られた前記主面の一部の領域を特定領域とし、
前記化合物半導体ウェーハの主面に、青緑色の単色光を照射させ、該主面をモノクロ用ＣＣＤで色彩の異なる領域が識別可能に撮影し、画像ピクセルの集合からなるモノクロ画像データである画像データを取得する撮影手段と、
前記主面上において特定の色彩を有する前記特定領域を、前記画像データ上において前記画像ピクセルが示す色彩に基づき、他の領域から識別する領域識別手段と、
それら識別された前記特定領域の面積を、該特定領域に対応する色彩を示す画像ピクセルの数に基づいて定量化する面積定量化手段と、
を有することを特徴とする化合物半導体ウェーハの評価装置。
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| JP5294445B2 (ja) * | 2007-10-23 | 2013-09-18 | 芝浦メカトロニクス株式会社 | 円盤状基板の検査装置及び検査方法 |
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| US10565701B2 (en) * | 2015-11-16 | 2020-02-18 | Applied Materials, Inc. | Color imaging for CMP monitoring |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000200356A (ja) * | 1999-01-08 | 2000-07-18 | Hitachi Ltd | 欠陥分類方法およびその装置 |
| JP2000304704A (ja) * | 1999-04-23 | 2000-11-02 | Hitachi Chem Co Ltd | 配線板の検査方法及びその方法に用いる検査装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS57113244A (en) * | 1980-12-29 | 1982-07-14 | Yoshie Hasegawa | Inspecting device of wafer surface |
| JPS62291522A (ja) * | 1986-06-12 | 1987-12-18 | Toshiba Corp | 色識別装置 |
| JPS63151841A (ja) * | 1986-12-17 | 1988-06-24 | Nippon Doraikemikaru Kk | 部品のめつき等寸法色調ずれ計測装置 |
| JP3241050B2 (ja) * | 1990-12-04 | 2001-12-25 | 株式会社東芝 | 半導体の外観検査装置 |
| JPH08124986A (ja) * | 1994-10-21 | 1996-05-17 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 結晶膜の膜厚測定方法 |
| JPH10247669A (ja) * | 1997-03-04 | 1998-09-14 | Canon Inc | ボンディングワイヤ検査装置および方法 |
| JPH10311713A (ja) * | 1997-05-13 | 1998-11-24 | Canon Inc | ボンディングワイヤ検査方法および装置 |
| JPH11281325A (ja) * | 1998-03-27 | 1999-10-15 | Toshiba Corp | 画像認識システムおよびこれを用いた画像認識方法 |
| JPH11325838A (ja) * | 1998-05-08 | 1999-11-26 | Hitachi Cable Ltd | 金めっきの膜厚管理方法 |
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2000200356A (ja) * | 1999-01-08 | 2000-07-18 | Hitachi Ltd | 欠陥分類方法およびその装置 |
| JP2000304704A (ja) * | 1999-04-23 | 2000-11-02 | Hitachi Chem Co Ltd | 配線板の検査方法及びその方法に用いる検査装置 |
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