JP2002289660A - 半導体ウエハの評価方法およびその評価装置 - Google Patents
半導体ウエハの評価方法およびその評価装置Info
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Abstract
で困難であったウエハ周辺部の正確な金属不純物の汚染
状態の把握を可能とする。 【解決手段】 半導体ウエハ10を溶解液に接触させ、
該溶解液を回収して分析することにより該半導体ウエハ
10の清浄度を評価する評価装置であって、前記溶解液
を収納する容器1と、前記半導体ウエハ10を保持する
保持手段2とからなり、前記容器の溶解液収納部分が半
導体ウエハ10周辺部の少なくとも一部を挿入できる溝
であって、該溝がその溝内に収納された前記溶解液の移
動を防止する移動防止手段を設けたことを特徴とする半
導体ウエハ10周辺部の評価装置。
Description
工後における清浄度を評価する半導体ウエハの評価方法
およびその評価装置に関する。
どの汚染物質の清浄度を評価する方法として、WSA法(W
afer Surface Analysis)と呼ばれる代表的な方法があ
り、プロセスの汚染評価に活用されている。この方法
は、被測定物表面に溶解液を滴下し、被測定物を傾倒さ
せることにより溶解液を移動させて、移動後にこの溶解
液を回収して、黒鉛炉原子吸光装置(GFAAS)やICP質量分
析装置(ICP-MS)で分析するものである。この方法によっ
て半導体ウエハの全表面に対して汚染物質の分布状態を
測定する場合、半導体ウエハの全表面を100箇所以上の
多くの区画に碁盤目状に区分けし各区画での不純物濃度
を夫々について測定し、表面全体の不純物の分布状態を
マップ化していた。
不純物の分布状態を測定する場合には精度良く測定しよ
うとすると、分割する区画を小さくしなければならず、
一区画の表面積が小さくなれば区画内での溶解液に溶け
る不純物量が少なくなり、従って測定区画毎の溶解液中
の不純物濃度が低くなるために測定感度が低下し、低濃
度で汚染された半導体ウエハの汚染物マップを作成する
ことができないと言う問題があった。
溶解液に接触させて得られる溶解液を回収して分析する
ことによって半導体ウエハの清浄度を評価する評価方法
は、半導体ウエハの表面に関する不純物面内分布を精度
良く測定することはできなかった。
で、低濃度で汚染された半導体ウエハの汚染物マップを
作成可能な半導体ウエハの評価方法およびその評価装置
を提供することを課題とする。
に、請求項1の半導体ウエハの評価方法は、略円盤形状
の半導体ウエハ表面に対して前記円盤形状の中心から同
心円状のリング状領域に溶解液を接触させて前記表面を
溶解し前記表面に存在する汚染物を前記溶解液中に溶か
す工程と、前記溶解液中の前記汚染物を検出する評価工
程とを有することを特徴とする。
納する略円盤形状の半導体ウエハ表面に圧着し前記表面
の一部が露出する開口を備え、且つ前記半導体ウエハを
圧着した状態で前記収納容器と相対的に摺動・回転させ
前記開口に供給した溶解液を前記表面に接触させて前記
表面に存在する汚染物を前記溶解液中に溶かしながら取
り込む収納容器と、前記溶解液に溶けた前記汚染物を検
出する評価手段とを有することを特徴とする。
及び局所部における重金属汚染や有機物汚染などの状態
について、高精度に分析するため、可能な限り少量の溶
解液を半導体ウエハと接触させて反応させ、この溶解液
を回収して分析することにより、溶解した物質の種類と
量を評価する。即ち、少量の溶解液だからこそ、より微
量の汚染物を確実に回収できるようにしたもので、具体
的には容器の開口の底に溶解液が溜まるようになってい
る。回収の際は、最後にこの容器の開口部に溶解液が残
る。ここから回収する溶液にはリング状の広い領域の汚
染物を溶かしているので、汚染物の濃度を高めた効果が
あり、従って微量分析が可能である。本発明者らは試料
ウエハ表面に分布した汚染物の濃度分布は試料ウエハ表
面においてはその中心から同心円状に濃度勾配が存在す
ることを見出し、本発明に至った。即ち、同心円状のリ
ング状領域ではほぼ同一濃度の汚染物質が存在すること
を利用してウエハ表面のリング状領域に溶解液を接触さ
せることで従来に比べて広い領域の汚染物質を溶解液に
溶かすことができ低濃度分析を可能にした。
圧接され、摺動しながら半導体ウエハ表面に溶解液を散
布する様になっているため、溶解液(エッチング液)の
外部への漏れを防止するとともに、溶解液の表面張力と
半導体ウエハの回転により、溶解液が引きずられない、
すなわち、移動防止手段の一つとしても有効である。
いようにしながら移動させるため、半導体ウエハの周辺
部の移動による溶解液の液面の変化も緩和される。従っ
て、この周辺部の浸漬する深さをある程度一定に保つこ
とができる。
する目的で、溶解液の例としてはHF水溶液またはHF/HNO
3水溶液を使用したものを示しているが、これに限られ
るものではなく、溶解液として、アセトン、メタノー
ル、イソプロピルアルコール、エタノールなどの溶媒を
使用することにより、GC-MS(Gas Chromatography MassS
pectroscopy)または LC-MS(liquid Chromatography Mas
s Spectroscopy)といった分析装置によりキャリアや包
装容器などの周囲の樹脂などから発散される有機物(汚
染物)を特定することも可能である。
を示す斜視図、図2は図1の断面図、図3は他の実施例
の評価装置を示す。
価装置は、溶解液を収納する容器1と半導体ウエハ10を
保持する保持手段2とからなり、保持手段2は半導体ウ
エハ10の片面の特定外周部を圧接して保持し、全体を
回転させることができるように設けられている。容器1
の材質としては耐薬品性が高いフッ素樹脂などが好適で
あり、本実施例ではPTFEにより形成している。
が底状に形成され、この溝11の最深部分には容器の開
口部12が形成されている。この開口部12内に溝11
から溶解液3を供給できるようになっている。図1に示
すように、この溝11は外周1(11a)全体にわたって
リング状に形成されており、面取り加工され汚染されや
すい半導体ウエハ10の周縁部10a、10b、10c、
を避けるようにして圧着できる様に設けられている。こ
こで、周縁部10cから開口部12までの間隙dは0.3
〜0.5cmが測定精度を向上させる面から望ましい。ま
た、開口部11の直径Dは1〜2cmが望ましい。このこ
のウエハ端面10cから開口部12また、溝11の位置
を外周2b、外周3c、外周4d、中央11eと随時変更す
ることにより、同心円状にシリコンウエハを分析する局
所分析も可能となり、表面全体の汚染物質の濃度分布を
示した汚染マップを完成することができる。
いて説明する。まず、本発明の評価方法においては、溶
解液による処理を行う前に、半導体ウエハに表面状態を
疎水性に変化させる前処理を行う。また、本実施例にお
いては、重金属汚染の状態を評価する目的で、溶解液と
して希HF水溶液またはHF+HNO3水溶液を使用した。
り半導体ウエハ10の片面の略中心を圧接して保持・固
定する。図2に示すように、容器1の溝11に約5ml
の溶解液3を滴下する。半導体ウエハ10の周辺部10
aをこの溶解液3に浸漬し、保持装置2により半導体ウ
エハ10を回転させる。これにより、半導体ウエハ10
の周辺部10aは容器液3の浸漬した状態で移動し、そ
の表面にFeやCuといった重金属は、溶解液3内に溶出す
る。
ットなどにより回収する。回収された溶解液3は黒鉛炉
原子吸光分析またはICP/MSなどにより、その含有量を分
析し、これにより半導体ウエハ10の周辺部10aの重
金属汚染状態を評価できる。
っ素樹脂(PTFE)よりも、既に出願している高純度PTFE
樹脂を用いることにより、従来よりも低汚染で金属不純
物を分析することが可能である。
より、更に詳細に本発明を説明する。 (実施例1) ウエハ周縁部の分析 市販の8インチのSiウエハを図1及び図2に示した本発
明にかかるウエハ周辺部分解処理冶具にセットし、HF(3
8%):HNO3(68%)=1:40の混酸をエッチング分解薬液(溶解
液)とした。ウエハの外周1(11a)に5ml注入
し、注入後5分間経過したエッチング分解薬液をテフロ
ン(登録商標)容器に回収し、分析用試料とした。これ
らの分析試料を所定の前処理により、測定用試料溶液と
した後、GFAASによりFe,Cu,Crの濃度を測
定した。この結果を本法として図4に示す。 (比較例1)次いで、図4に示した従来の外周部分解装
置を用いて、ウエハの外周部を分析した。ここで310
は試料ウエハ、311は試料ウエハ端部、312は溶解
液溜め、31は溶解液収容容器、32は試料ウエハ固定
・回転装置である。エッチング分解溶液を1mlとした
以外は上記実施例1と同様に処理して、Fe,Cu,C
rの濃度を測定した。この結果を従来法として図4にま
とめて示す。比較例1の値は実施例1の60〜80%の低値
を示し、ウエハ表面に液ダレの痕跡が見られた。すなわ
ち、エッチングされた溶液が回転時に同時に液面を離
れ、その液が遠心力で拡散あるいはウエハ表面に付着
し、正確な値の測定が困難であることがわかった。
処理冶具はエッチング分解容器使用時の漏れは認められ
ず、ウエハ表面にも液ダレはなかった。 (実施例2) 同心円状外周部の分析 市販の8インチのSiウエハを図1及び図2に示した本発
明にかかる周辺部分解処理冶具にセットし、HF(38%):HN
O3(68%)=1:100の混酸をエッチング分解薬液とした。な
お、外周部から順次2cmの同心円状で図1に示した5
外周分つまり外周1(11a)、外周2(11b)、外周
3(11c)、外周4(11d)、中央(11e)の夫々
の位置に対して形成された溝12から液滴を滴下して溶
解液に溶けた汚染物質の濃度を測定する。具体的には、
各外周部に分解溶液を10ml注入し、注入後5分間経過
したエッチング分解薬液をテフロン容器に回収し、分析
用試料とした。この操作を5回繰り返し、深さ方向分析
用の試料とした。これらの分析試料を所定の前処理によ
り、測定用試料溶液とした後、ICP-MSによりAlの濃度
を測定した。この結果を図5に示す。各区画領域の分布
が異なることが分かる。 (比較例2)従来の全面エッチング溶液冶具を用いて、
ウエハの被処理盤面全体を位置領域として、エッチング
分解薬液量の注入量を上記各領域への合計注入量25m
lとした以外は、上記実施例2と同様に処理して、ウエ
ハ全面平均値としての深さ方向分析のAlの濃度を測定
した。この結果を同様に、図6に示す。
不純物の深さ方向分布は、ウエハ面の局所領域により大
きく異なり、ウエハ全面の平均値としても分布プロファ
イルのみではウエハの実際の汚染状態を的確に把握し得
ないことが認められた。
コンウエハ全面をエッチングする分解処理冶具を改良
し、上記本発明に示した構成を用いることにより、次に
示すような優れた効果がある。
解液に直接接触させた評価であるため、得られた評価値
は信頼性が高い。
であり、それによりある特定な金属汚染について高精度
に評価を実施し、高品質な製品製造に反映できる。仕切
り板は試料ウエハの被処理面に圧接され、その下端部は
密着するため、エッチング分解用薬液の外部への漏れを
防止すると共に、分割された被処理面のエッチング分解
用薬液が混合されるのを防止することができる。
汚染された半導体ウエハの汚染物マップを作成可能な半
導体ウエハの評価方法およびその評価装置を提供するこ
とができる。
図。
図。
Fe,Cu,Cr濃度。
央域、各区間ごとの深さ方向のAlの濃度分布を表した
図。
のAlの濃度分布を表した図。
Claims (2)
- 【請求項1】略円盤形状の半導体ウエハ表面に対して前
記円盤形状の中心から同心円状のリング状領域に溶解液
を接触させて前記表面を溶解し前記表面に存在する汚染
物を前記溶解液中に溶かす工程と、前記溶解液中の前記
汚染物を検出する評価工程とを有することを特徴とする
半導体ウエハの評価方法。 - 【請求項2】収納する略円盤形状の半導体ウエハ表面に
圧着し前記表面の一部が露出する開口を備え、且つ前記
半導体ウエハを圧着させた状態で前記収納容器と相対的
に摺動・回転させ前記開口に供給した溶解液を前記表面
に接触させて前記表面に存在する汚染物を前記溶解液中
に溶かしながら取り込む収納容器と、前記溶解液に溶け
た前記汚染物を検出する評価手段とを有することを特徴
とする半導体ウエハの評価装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001087035A JP2002289660A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 半導体ウエハの評価方法およびその評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001087035A JP2002289660A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 半導体ウエハの評価方法およびその評価装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=18942330
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2001087035A Pending JP2002289660A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 半導体ウエハの評価方法およびその評価装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002289660A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2001
- 2001-03-26 JP JP2001087035A patent/JP2002289660A/ja active Pending
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