JP2002368053A - 金属汚染評価方法およびFe汚染評価装置 - Google Patents

金属汚染評価方法およびFe汚染評価装置

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JP2002368053A
JP2002368053A JP2001176250A JP2001176250A JP2002368053A JP 2002368053 A JP2002368053 A JP 2002368053A JP 2001176250 A JP2001176250 A JP 2001176250A JP 2001176250 A JP2001176250 A JP 2001176250A JP 2002368053 A JP2002368053 A JP 2002368053A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗浄液中の極微量の金属による汚染の評価を
行えるようにする。 【解決手段】 シリコンウェハーが入れられた槽に、評
価対象の純水あるいは薬液をオーバーフローさせながら
所定の時間供給し続けるステップと、純水あるいは薬
液に浸したシリコンウェハーを乾燥させるステップ
と、乾燥させたシリコンウェハーをランプアニール処理
するステップと、ランプアニール処理を行ったウェハ
ーに対して、表面光電圧法でFeの濃度を測定するステ
ップを実行する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウェハーの洗浄プ
ロセスで用いられる洗浄液のFe等の金属汚染を評価す
る金属汚染評価方法およびFe汚染評価装置に関する。
詳しくは、ウェハーに評価対象の洗浄液を継続的に供給
することで、洗浄液に含まれるFe等の金属をウェハー
に十分付着させて、洗浄液中の極微量の金属による汚染
の評価を行えるようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】半導体製造プロセスにおいて、金属汚
染、例えばFe(鉄)汚染が有害であることは周知の事
実である。すなわち、シリコンウェハー中に入り込んだ
Feは、キャリアのライフタイム低下、結晶欠陥による
リークパス形成、酸化膜の絶縁破壊等を引き起こし、I
C(Integrated Circuit)等の半導
体デバイスの歩留りを低下させる。
【0003】Feの発生源としては、半導体製造装置に
広く使用されているステンレス鋼が代表的であるが、本
来、半導体製造装置はシリコンウェハーへのFe汚染を
考慮して装置設計されているため、正常状態で歩留りに
影響することは無い。
【0004】むしろ懸念されるのは、洗浄プロセスにお
いて洗浄液として用いられる純水や薬液であり、これら
は必然的にシリコンウェハーに直接接触することから、
極力不純物の少ない高純度な純水や薬液が要求される。
そこで、従来は、純水や薬液がFe汚染されているか否
かの評価は、サンプリングした純水や薬液中のFeを原
子吸光法等で検出することで行っていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体デバイス
の高集積化に伴い、Feの許容汚染量はますます小さく
なってきており、高感度の評価法に対する必要性が生じ
てきた。すなわち、Feの許容汚染量が小さくなったこ
とで、歩留りに影響するレベルのFe汚染量が検出限界
以下となり、歩留り低下の原因分析および洗浄プロセス
の管理には適用できないという問題が生じてきた。
【0006】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、洗浄液中の極微量の金属による汚染
の評価を行える金属汚染評価方法およびFe汚染評価装
置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る金属汚染評
価方法は、ウェハーの洗浄プロセスで用いられる洗浄液
の金属汚染を評価する金属汚染評価方法において、ウェ
ハーが入れられた槽に、評価対象の洗浄液をオーバーフ
ローさせながら、所定の時間供給するステップと、前記
洗浄液に浸したウェハーを乾燥させるステップと、前記
乾燥させたウェハーを熱処理するステップと、前記熱処
理を行ったウェハー中の、汚染源となる金属の濃度を測
定するステップとを含むものである。
【0008】上述した本発明に係る金属汚染評価方法
は、ウェハーが入れられた槽に、評価対象の洗浄液をオ
ーバーフローさせながら供給することで、ウェハーに汚
染源となる金属を十分に付着させる。
【0009】このウェハーを乾燥させることで表面に付
着した金属を濃縮し、熱処理によりこれをウェハー内に
拡散させる。そして、このウェハー内に拡散させた金属
の濃度を測定することで、洗浄液の金属汚染を評価す
る。これにより、本発明では、ウェハーに汚染源となる
金属を十分に付着させることができることから、洗浄液
の低レベルの汚染であっても、これを評価することがで
きる。
【0010】また、本発明に係るFe汚染評価装置は、
ウェハーの洗浄プロセスで用いられる洗浄液のFe汚染
を評価するFe汚染評価装置において、評価対象の洗浄
液が継続的に供給される槽に浸されたウェハーに対し
て、表面光電圧法を用いてFe濃度を測定する測定装置
を備えたものである。
【0011】上述した本発明に係るFe汚染評価装置で
は、ウェハーに評価対象の洗浄液が継続的に供給されて
いることで、ウェハーには汚染源となるFeが十分に付
着している。そして、このウェハーに対して表面光電圧
法を用いてFe濃度を測定することで、洗浄液の低レベ
ルの汚染であっても、これを評価することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明における洗浄液の金
属汚染評価方法の実施の形態の一例を示すフローチャー
ト、図2は評価対象の洗浄液中に含まれる金属であるF
eをシリコンウェハーに付着させる槽の一例を示す説明
図である。
【0013】Fe汚染の評価対象となる洗浄液としての
純水あるいは薬液中にシリコンウェハー1を浸して、F
eを付着させるため、シリコンウェハー1は例えばその
上部が開口しているカセット2に収容され、このカセッ
ト2が槽3に入れられる。なお、このカセット2は、フ
ッ素樹脂で少なくとも内部がコーティングされたものと
する。
【0014】槽3には供給パイプ4が入れられ、この供
給パイプ4により、純水あるいは薬液が供給される。こ
こで、Feを付着させるシリコンウェハー1は、ボロン
(B)ドープ型のものを用いる。
【0015】そして、純水の汚染を評価する際には、シ
リコンウェハー1をカセット2に収容してこれを純水を
満たした槽3の中に浸し、純水を槽3よりオーバーフロ
ーさせながら、90分以上供給し続ける。また、薬液の
汚染を評価する際には、シリコンウェハー1をカセット
2に収容してこれを薬液を満たした槽3の中に浸し、薬
液を槽3よりオーバーフローさせながら、90分以上供
給し続ける(ステップ)。この処理により、シリコン
ウェハー1の表面に純水あるいは薬液が継続的に供給さ
れ、そこに含まれるFeが付着する。
【0016】槽3へは、純水あるいは薬液を所定の時間
供給し続けるので、槽3は外槽5に入れられ、槽3から
オーバーフローした純水あるいは薬液は、この外槽5に
溜まる。そして、外槽5に溜まった純水あるいは薬液
は、排水口6より排出される。
【0017】ここで、純水および薬液の供給量は、例え
ば毎分2リットルとする。これにより、90分オーバー
フローさせると、1800リットルの純水あるいは薬液
が供給されることになる。これに比較して、従来はサン
プリングした300ミリリットル程度の純水あるいは薬
液を原子吸光法等で直接評価していたので、本実施の形
態で評価できる純水あるいは薬液は、従来と比較して数
千倍となる。
【0018】なお、評価対象の薬液は、HF(フッ
酸)、HCl(塩酸)、NH4OH(水酸化アンモ
ン)、H22(過酸化水素)、NH4F(フッ化アンモ
ン)、H2SO 4(硫酸)、H3PO4(リン酸)のいずれ
かを含むものとする。
【0019】上述したステップで、必要量の純水ある
いは薬液の供給を受けたシリコンウェハー1を乾燥装置
で乾燥させる(ステップ)。すなわち、カセット2へ
収容されていたシリコンウェハー1を槽3から取り出
す。そして、シリコンウェハー1を図示しない乾燥装置
にセットして乾燥させる。
【0020】このステップの乾燥処理で純水および薬
液は蒸発するが、Feはシリコンウェハー1の表面に濃
縮される。本実施の形態において、シリコンウェハー1
の表面に残存しているFe量は、従来のように純水ある
いは薬液をサンプリングして使用する場合と比較して、
数千倍の純水あるいは薬液中から付着したものである。
これにより、従来では検出不能であったレベルのFe汚
染が検出可能となる。
【0021】上述したステップで、十分乾燥させたシ
リコンウェハー1を、ランプアニール装置で熱処理する
(ステップ)。すなわち、表面に必要十分な量のFe
を付着させて十分に乾燥させたシリコンウェハー1を図
示しないランプアニール装置にセットし、650℃以上
の高温で1分間ランプアニール処理する。
【0022】このステップのランプアニール処理によ
り、シリコンウェハー1の表面に付着していたFeが、
シリコンウェハー1に添加されているボロン(B)と結
合することで、シリコンウェハー1の内部へ拡散して行
く。これにより、シリコンウェハー1は、光を照射する
ことで表面光電圧測定が可能な状態となる。
【0023】上述したステップで熱処理を行ったシリ
コンウェハー1に光を照射して、SPV(Surfac
e Photo Voltage)法により表面光電圧
を測定することで、Fe濃度を測定する(ステップ
)。
【0024】図3はSPV法を用いた測定装置の一例を
示す説明図で、この図3は本発明のFe汚染評価装置の
実施の形態を示す。ここで、SPV法とは、シリコンウ
ェハー1にバンドギャップ以上のエネルギーを持つ光を
照射して、少数キャリア(電子)を発生させることで誘
起した表面光電圧を測定するものである。
【0025】プローブ7は、光を照射する手段および電
極等を備え、所定の間隔を開けてシリコンウェハー1に
対向配置される。このプローブ7により、シリコンウェ
ハー1にバンドギャップ以上のエネルギーを持つ光を照
射して、少数キャリアを発生させることで誘起した表面
光電圧を検出し、これを出力する。測定装置8には、こ
の表面光電圧が入力される。
【0026】シリコンウェハー1内にFeがある場合、
少数キャリアがトラップされ、表面光電圧が下がる。こ
の表面光電圧の変化を測定装置8で検出することで、単
位体積あたりのFe濃度を算出する。
【0027】本実施の形態では、SPV法でFe汚染を
評価するにあたり、シリコンウェハー1に、評価対象の
純水あるいは薬液を継続的に供給することで、評価に十
分な量のFeを付着させている。これにより、SPV法
でシリコンウェハー1中のFe濃度を測定することで、
純水および薬液の低レベルのFe汚染でも、その評価が
可能となる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る金属
汚染評価方法は、ウェハーの洗浄プロセスで用いられる
洗浄液の金属汚染を評価する金属汚染評価方法におい
て、ウェハーが入れられた槽に、評価対象の洗浄液をオ
ーバーフローさせながら、所定時間供給するステップ
と、前記洗浄液に浸したウェハーを乾燥させるステップ
と、前記乾燥させたウェハーを熱処理するステップと、
前記熱処理を行ったウェハー中の、汚染源となる金属の
濃度を測定するステップとを含むものである。
【0029】また、本発明にかかるFe汚染評価装置
は、ウェハーの洗浄プロセスで用いられる洗浄液のFe
汚染を評価するFe汚染評価装置において、評価対象の
洗浄液が継続的に供給される槽に浸されたウェハーに対
して、表面光電圧法を用いてFe濃度を測定する測定装
置を備えたものである。
【0030】本発明では、ウェハーに評価対象の洗浄液
を継続的に供給することで、汚染源となるFe等の金属
をウェハーに十分に付着させることができる。これによ
り、例えば従来の数千倍の感度で金属汚染の評価が行え
ることから、洗浄液の低レベルの汚染であっても、これ
を評価することができる。
【0031】また、従来のように原子吸光法を使用しな
いことから、極微量の金属による汚染であっても1度の
測定で評価が正確に行えるようになるので、評価コスト
を大幅に削減できるとともに評価日数を大幅に短縮でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における洗浄液の金属汚染評価方法の実
施の形態の一例を示すフローチャートである。
【図2】評価対象の洗浄液中のFeをシリコンウェハー
に付着させる槽の一例を示す説明図である。
【図3】SPV法を用いた測定装置の一例を示す説明図
である。
【符号の説明】
1・・・シリコンウェハー、2・・・カセット、3・・
・槽、4・・・供給パイプ、5・・・外槽、6・・・排
水口、7・・・プローブ、8・・・測定装置

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェハーの洗浄プロセスで用いられる洗
    浄液の金属汚染を評価する金属汚染評価方法において、 ウェハーが入れられた槽に、評価対象の洗浄液をオーバ
    ーフローさせながら、所定の時間供給するステップと、 前記洗浄液に浸したウェハーを乾燥させるステップと、 前記乾燥させたウェハーを熱処理するステップと、 前記熱処理を行ったウェハー中の、汚染源となる金属の
    濃度を測定するステップとを含むことを特徴とする金属
    汚染評価方法。
  2. 【請求項2】 前記ウェハーは、B(ボロン)が添加さ
    れたシリコンウェハーで、 前記洗浄液に含まれる汚染源としての金属は、Fe
    (鉄)であることを特徴とする請求項1記載の金属汚染
    評価方法。
  3. 【請求項3】 前記熱処理を行ったウェハー中の、汚染
    源となる金属の濃度を測定するステップでは、表面光電
    圧法を用いてFe濃度を測定することを特徴とする請求
    項2記載の金属汚染評価方法。
  4. 【請求項4】 前記ウェハーが入れられた槽に、評価対
    象の洗浄液をオーバーフローさせながら供給するステッ
    プでは、ウェハーに毎分2リットルの洗浄液を少なくと
    も90分供給し続けることを特徴とする請求項2記載の
    金属汚染評価方法。
  5. 【請求項5】 前記乾燥させたウェハーを熱処理するス
    テップでは、ランプアニール装置により、650℃以上
    で1分間の熱処理を行うことを特徴とする請求項2記載
    の金属汚染評価方法。
  6. 【請求項6】 前記評価対象の洗浄液は、純水あるいは
    薬液であることを特徴とする請求項2記載の金属汚染評
    価方法。
  7. 【請求項7】 前記薬液は、HF,HCl,NH4
    H,H22,NH4F,H2SO4,H3PO4のいずれか
    を含むことを特徴とする請求項6記載の金属汚染評価方
    法。
  8. 【請求項8】 ウェハーの洗浄プロセスで用いられる洗
    浄液のFe汚染を評価するFe汚染評価装置において、 評価対象の洗浄液が継続的に供給される槽に浸されたウ
    ェハーに対して、表面光電圧法を用いてFe濃度を測定
    する測定装置を備えたことを特徴とするFe汚染評価装
    置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011243784A (ja) * 2010-05-19 2011-12-01 Sumco Corp ボロンドープp型シリコンウェーハの鉄濃度測定方法および測定装置、シリコンウェーハ、ならびにシリコンウェーハの製造方法
CN111771268A (zh) * 2017-12-22 2020-10-13 胜高股份有限公司 p型硅晶片中的Fe浓度测定方法和SPV测定装置
CN112908876A (zh) * 2021-01-18 2021-06-04 上海新昇半导体科技有限公司 硅片金属污染测试方法及装置

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