JP2003007787A - 表面状態測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 赤外多重内部反射法による表面状態の測定に
おいて、装置自体に起因する有機汚染の影響を排除し、
測定精度を向上することができる表面状態測定方法及び
装置を提供する。 【解決手段】 半導体ウェハ１２内部に赤外線を入射
し、半導体ウェハ１２内部で多重反射した後に半導体ウ
ェハ１２より放出される赤外線を検出し、検出した赤外
線を分析することにより半導体ウェハ１２の表面の状態
を測定する表面状態測定方法において、半導体ウェハ１
２を汚染防止箱１０内に収容し、測定時に半導体ウェハ
１２表面に汚染物質が付着するのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、赤外多重内部反射
法により被測定基板の表面状態を測定する表面状態測定
方法及び装置に係り、特に、測定時における有機物等に
よる汚染を防止し、測定精度を向上しうる表面状態測定
方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハ等の基板の有機汚染等の表
面状態を知ることは、それらの基板を用いて製造される
デバイスの歩留まり、品質の信頼性を確保する上で非常
に重要なことである。例えば、半導体ウェハ表面の有機
汚染は、製造プロセスにおける成膜異常や界面抵抗の増
加を引き起こす原因となることが知られている。

【０００３】そこで、本願発明者等は、赤外多重内部反
射法によって半導体ウェハの表面状態を測定する方法を
提案している（例えば、特願平１１−９５８５３号明細
書を参照）。半導体ウェハの一端に赤外線を特定の入射
角度で入射すると、赤外線は半導体ウェハ内部を両表面
で内部反射を繰り返しながら伝搬する。このとき、半導
体ウェハ表面で赤外線が反射するときに滲み出る光（エ
バネッセント光）の周波数成分が半導体ウェハ表面に付
着した有機汚染物質の分子振動周波数と一致していると
共鳴吸収される。従って、そのスペクトルを分析するこ
とにより、半導体ウェハ表面に付着した有機汚染物質の
種類と量を特定することができる。この方法では、半導
体ウェハ内部を繰り返し多重反射した赤外線、すなわち
表面に付着した有機汚染物質の情報を累積した赤外線を
分光分析するため、Ｓ／Ｎ比が向上され、検出感度を高
くすることができる。また、半導体ウェハ表面に付着し
た有機汚染物質を非接触・非破壊で測定することが可能
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の赤外多重内部反射法による表面状態測定装置では、
装置内に半導体ウェハを放置していると、時間の経過と
ともに半導体ウェハ上の有機汚染量が増加するという現
象が起きていた。このような現象の原因は、表面状態測
定装置を構成する壁材や、光学系部品、電線等の部品か
ら有機物が揮発し、半導体ウェハ表面に付着したためで
あると考えられる。

【０００５】上述の現象は、表面状態測定装置の部品を
有機物の揮発が少ないものに交換したり、或いは測定室
から不要な部品を除去する等の対策により抑制すること
ができた。しかし、部品の交換等の対策のみでは、装置
自体に起因する有機汚染を装置の検出限界以下のレベル
に抑制することは困難であった。このため、従来の表面
状態測定装置によって測定された有機汚染が、半導体製
造工程等において半導体ウェハ表面に付着したものであ
るのか、表面状態の測定中に装置から付着したものであ
るのかを判別することが困難であった。

【０００６】本発明の目的は、赤外多重内部反射法によ
る表面状態の測定において、装置自体に起因する有機汚
染の影響を排除し、測定精度を向上することができる表
面状態測定方法及び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】上記目的は、被測定基板
内部に赤外線を入射し、前記被測定基板内部で多重反射
した後に前記被測定基板より放出される赤外線を検出
し、検出した赤外線を分析することにより前記被測定基
板の表面の状態を測定する表面状態測定方法において、
前記被測定基板を容器内に収容し、測定時に前記被測定
基板表面に汚染物質が付着するのを防止することを特徴
とする表面状態測定方法により達成される。

【０００８】また、上記の表面状態測定方法において、
前記容器内に清浄乾燥気体を導入することにより、前記
被測定基板に汚染物質が付着するのを防止するようにし
てもよい。

【０００９】また、上記の表面状態測定方法において、
前記容器内を真空状態にすることにより、前記被測定基
板に汚染物質が付着するのを防止するようにしてもよ
い。

【００１０】また、上記の表面状態測定方法において、
前記容器内に、前記被測定基板の端部が露出するように
前記被測定基板を収容し、前記被測定基板の露出した端
部から赤外線を入射し、前記被測定基板の露出した端部
から放出される赤外線を検出するようにしてもよい。

【００１１】また、上記の表面状態測定方法において、
前記容器は、赤外線を透過する第１及び第２の窓を有
し、前記第１の窓を介して前記被測定基板内部に赤外線
を入射し、前記第２の窓を介して前記被測定基板より放
出される赤外線を検出するようにしてもよい。

【００１２】また、上記目的は、被測定基板を収容し、
前記被測定基板に汚染物質が付着するのを防止する容器
と、前記容器の外に設けられ、前記被測定基板に赤外線
を入射する赤外線入射手段と、前記容器の外に設けら
れ、前記被測定基板内部で多重反射した後に前記被測定
基板より放出される赤外線を検出する赤外線検出手段
と、前記赤外線検出手段により検出された赤外線に基づ
き、前記被測定基板の表面の状態を測定する表面状態測
定手段とを有することを特徴とする表面状態測定装置に
より達成される。

【００１３】また、上記の表面状態測定装置において、
前記容器は、前記容器内に清浄乾燥気体を導入すること
により、前記被測定基板表面に汚染物質が付着するのを
防止する汚染防止手段を更に有するようにしてもよい。

【００１４】また、上記の表面状態測定装置において、
前記容器は、前記容器内を真空状態にすることにより、
前記被測定基板表面に汚染物質を付着するのを防止する
汚染防止手段を更に有するようにしてもよい。

【００１５】また、上記の表面状態測定装置において、
前記容器は、前記被測定基板の端部が露出するように前
記被測定基板を収容し、前記赤外線入射手段は、前記被
測定基板の露出した端部から赤外線を入射し、前記赤外
線検出手段は、前記被測定基板の露出した端部から放出
される赤外線を検出するようにしてもよい。

【００１６】また、上記の表面状態測定装置において、
前記容器は、赤外線を透過する第１及び第２の窓を有
し、前記赤外線入射手段は、前記第１の窓を介して前記
被測定基板に赤外線を入射し、前記赤外線検出手段は、
前記第２の窓を介して前記被測定基板より放出される赤
外線を検出するようにしてもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］本発明の第１実
施形態による表面状態測定方法及び装置について図１乃
至図３を用いて説明する。図１は、本実施形態による表
面状態測定装置の構造を示す概略図、図２は、汚染防止
箱に収容された半導体ウェハの様子を示す上面図、図３
は、条件を変えて赤外多重内部反射法により測定したシ
ングルビームスペクトルを示すグラフ、図４は、条件を
変えて赤外多重内部反射法により測定したＣ−Ｈ伸縮振
動による吸収ピーク面積の経時変化を示すグラフであ
る。

【００１８】〔１〕表面状態測定装置 まず、本実施形態による表面状態測定装置について図１
及び図２を用いて説明する。

【００１９】図１及び図２に示すように、汚染防止箱１
０内に、表面状態を測定すべき半導体ウェハ１２が収容
されている。半導体ウェハ１２の対向する両端面が、汚
染防止箱１０の両側面から外部に露出している。

【００２０】汚染防止箱１０には、汚染防止箱１０内の
雰囲気を置換する気体を供給するガス供給装置１４が、
供給する気体を清浄化するケミカルフィルタ１６を介し
て接続されている。

【００２１】汚染防止箱１０の外部に露出した半導体ウ
ェハ１２の一方の端面近傍には、赤外線入射系１８が配
置されている。赤外線入射系１８は、プローブ光となる
赤外線を発する赤外光源２０と、赤外光源２０より発せ
られた赤外線を分光する赤外分光器２２と、赤外分光器
２２により分光された赤外線を集光して半導体ウェハ１
２端面に入射する入射光学系２４とから構成されてい
る。

【００２２】汚染防止箱１０の外部に露出した半導体ウ
ェハ１２の他方の端面近傍には、赤外線検出系２６が配
置されている。赤外線検出系２６は、半導体ウェハ１２
内部を多重反射した後に端面より放出される赤外線を集
光する検出光学系２８と、検出光学系２８により集光さ
れた赤外線を検出する赤外検出器３０とから構成されて
いる。赤外検出器３０には、赤外線の検出結果に基づ
き、半導体ウェハ１２表面に付着した有機物の種類を同
定しその付着量を算出する演算装置（図示せず）が接続
されている。

【００２３】このように、本実施形態による表面状態測
定装置は、半導体ウェハ１２を収容する汚染防止箱１０
と、汚染防止箱１０内に清浄乾燥気体を導入するための
ガス供給装置１４及びケミカルフィルタ１６とを有する
ことに特徴がある。これにより、測定の際に装置の部品
等から半導体ウェハ１２に付着する内部汚染を防止する
ことができ、測定精度を向上することができる。

【００２４】以下、本実施形態による表面状態測定装置
の各構成部材について詳述する。

【００２５】（ａ）汚染防止箱１０ 汚染防止箱１０は、半導体ウェハ１２が入る程度の大き
さを有し、半導体ウェハ１２を隔離して測定時における
汚染を防止するものである。したがって、汚染防止箱１
０の材質は、有機物質の揮発が少なく、有機溶剤等で洗
浄することができるものが望ましい。例えば、石英ガラ
ス製の箱や、アルミ等の金属製で内面がが鏡面研磨され
た箱を汚染防止箱１０として適用することができる。ま
た、３００ｍｍシリコンウェハを収容する場合、例えば
０．５リットル程度の容量の汚染防止箱１０を用いるこ
とができる。

【００２６】また、汚染防止箱１０は、その幅が半導体
ウェハ１２の直径より僅かに小さくなっている。そし
て、半導体ウェハ１２の対向する両端面のそれぞれが、
汚染防止箱１０の両側面から外部に露出する構造となっ
ている。半導体ウェハ１２の露出した一方の端面には、
プローブ光となる赤外線が入射される。半導体ウェハ１
２内部を多重反射した後に露出した他方の端面より放出
される赤外線が検出・分析される。

【００２７】汚染防止箱１０は、蓋が開閉できるように
なっており、半導体ウェハ１２は、ノッチ位置を基準と
して機械的に位置決めされて汚染防止箱１０内に収容さ
れる。この位置決めのために、例えば図２に示すよう
に、汚染防止箱１０内には、半導体ウェハ１２の直径に
あわせて等間隔に３本のピン３２が設けられている。

【００２８】（ｂ）ガス供給装置１４、ケミカルフィル
タ１６ ガス供給装置１４及びケミカルフィルタ１６は、汚染防
止箱１０内の雰囲気を清浄乾燥気体に置換するためのも
のである。ガス供給装置１４からの気体は、ケミカルフ
ィルタ１６によって有機物、微粒子等の汚染物質や、水
分、炭酸ガス等の赤外線を吸収する成分等が除去されて
から汚染防止箱１０内に導入される。このように汚染防
止箱１０内に導入された清浄乾燥気体は、半導体ウェハ
１２が露出している汚染防止箱１０の側面の半導体ウェ
ハ１２との間隙から徐々に排気される。

【００２９】また、ガス供給装置１４によって気体を汚
染防止箱１０内に導入することにより、汚染防止箱１０
内の雰囲気を清浄乾燥気体に置換するとともに、汚染防
止箱１０内を陽圧状態とすることができる。これによ
り、汚染防止箱１０の外から汚染物質が入り込み、汚染
防止箱１０内に収容された半導体ウェハ１２表面に付着
するのを防止することができる。

【００３０】（ｃ）赤外線入射系１８（赤外光源２０、
赤外分光器２２、入射光学系２４） 赤外光源２２は、半導体ウェハ１２の表面に付着した有
機物を検出するプロービング光として機能する赤外線を
発する。赤外光源２２から発せられる赤外線としては、
例えば、有機分子の赤外吸収帯域である２〜２０μｍで
あるような広い波長成分をもつ連続波赤外線が用いられ
る。プロービング光として有機分子の吸収帯域にある広
い波長成分をもつ連続波赤外線を用いることによって、
半導体ウェハ１２の表面に付着した有機汚染物質の構
造、或いは種類を同定し、その存在量を算出することが
可能となる。

【００３１】赤外分光器２２は、赤外光源２０より発せ
られた広い波長成分をもつ赤外線をスペクトル成分に分
解する。スペクトル成分に分解された赤外線は、入射光
学系２４に向けて発せられる。

【００３２】入射光学系２４は、赤外分光器２４によっ
てスペクトル成分に分解された赤外線を集光し、半導体
ウェハ１２端面から集光した赤外線を内部へ導入する。
このとき、赤外線は半導体ウェハ１２内部で多重反射す
るように入射される。

【００３３】なお、赤外線の入射角度の設定及び入射方
法の詳細については、例えば、特願平１１−９５８５３
号明細書を参照されたい。

【００３４】（ｄ）赤外線検出系２６（検出光学系２
８、赤外検出器３０) 検出光学系２６は、半導体ウェハ１２の端面より放出さ
れる赤外線を集光し、集光した赤外線を赤外検出器３０
に導くものである。

【００３５】赤外検出器３０は、例えばＦＴ−ＩＲ装置
の検出器であり、窒素冷却型ＩｎＳｂなどの赤外検出器
を用いることができる。この赤外検出器３０は、検出光
学系２８により集光されて導かれた赤外線を検出し、検
出した赤外線の強度や、赤外吸収スペクトル等を検出信
号として演算装置に入力する。

【００３６】（ｅ）演算装置 演算装置には、有機汚染物質の種類や検量線、参照スペ
クトル等が別途データベースとして蓄えられており、測
定データはそれらのデータを参照して定量化される。な
お、測定結果の定量化については、特願平１１−９５８
５３号明細書に詳述されている。解析された測定結果
は、モニタやレコーダー等の外部出力装置（図示せず）
に表示・記録することが可能である。

【００３７】〔２〕表面状態測定方法 次に、本実施形態による表面状態測定方法について図１
を用いて説明する。

【００３８】まず、汚染防止箱１０の蓋を開け、表面状
態を測定すべき半導体ウェハ１２を汚染防止箱１０内に
収容する。このとき、半導体ウェハ１２を、そのノッチ
位置を基準にして所定の位置に合わせる。所定の位置に
合わせて汚染防止箱１０内に半導体ウェハ１２を収容し
た後、汚染防止箱１０の蓋を閉める。

【００３９】続いて、ガス供給装置１４からケミカルフ
ィルタ１６を介して汚染防止箱１０内に清浄乾燥気体を
導入し、汚染防止箱１０内の雰囲気の置換を開始する。
汚染防止箱１０内の気体は、半導体ウェハ１２が露出し
た汚染防止箱１０の側面の半導体ウェハ１２との間隙か
ら徐々に排気される。表面状態の測定の間、汚染防止箱
１０内に清浄乾燥気体を一定流量で導入し続ける。

【００４０】このように、本実施形態による表面状態測
定方法では、表面状態測定装置の内部の状態や設置され
た環境等にかかわらず、半導体ウェハ１２近傍の雰囲気
を別個独立に制御することができる。これにより、表面
状態測定装置の使用環境に制限されることなく、再現性
よく半導体ウェハ１２の表面状態を測定することが可能
である。さらに、半導体ウェハ１２近傍の雰囲気のみを
置換するため、装置全体の雰囲気を置換する場合等に比
べて迅速に測定を開始することができる。例えば、表面
状態測定装置の測定室は、およそ６０リットル程度の容
量を有する。したがって、この測定室の雰囲気を全部置
換する場合に比べて、容量が０．５リットル程度の汚染
防止箱１０を用いる場合には、表面状態の測定開始まで
の待ち時間を約１００分の１にまで短縮することができ
る。

【００４１】次いで、汚染防止箱１０内の雰囲気が清浄
乾燥気体に置換された後、赤外多重内部反射法により半
導体ウェハ１２の表面状態を測定する。なお、赤外多重
内部反射法を用いた表面状態測定方法の詳細について
は、例えば特願平１１−９５８５３号明細書を参照され
たい。

【００４２】表面状態の測定では、まず、赤外光源２０
から赤外線を発し、その赤外線を赤外分光器２２に導入
する。

【００４３】次いで、赤外線を赤外分光器２２によりス
ペクトル成分に分解し、入射光学系２４を介して汚染防
止箱１０外部に露出した半導体ウェハ１２の一方の端面
から半導体ウェハ１２内部に入射する。なお、半導体ウ
ェハ１２への入射赤外線は、半導体ウェハ１２内部で多
重反射するように入射角を設定しておく。

【００４４】このようにして半導体ウェハ１２内部に導
入された赤外線は、半導体ウェハ１２内部を多重反射し
ながら伝搬し、その後、汚染防止箱１０外部に露出した
半導体ウェハ１２の他方の端面より放出される。

【００４５】次いで、半導体ウェハ１２の端面より放出
された赤外線を、検出光学系２８を介して赤外検出器３
０によって検出する。次いで、赤外検出器３０によって
得られた赤外線の放出強度や赤外吸収スペクトル等を検
出信号として演算装置に入力する。

【００４６】次いで、演算装置に蓄えられているデータ
ベース及び検量線を参照し、赤外検出器３０の検出結果
から半導体ウェハ１２表面に付着した有機汚染物質の構
造、或いは種類を同定し、その存在量を算出する。こう
して、半導体ウェハ１２の表面状態の測定を終了する。
次いで、必要に応じて、汚染防止箱１０内に収容してい
る半導体ウェハ１２を他のものに代えて測定を継続す
る。

【００４７】上述のように汚染防止箱１０を用いて半導
体ウェハ１２の表面状態を測定した場合の汚染防止効果
について図３及び図４を用いて説明する。

【００４８】図３は、３００ｎｍシリコンウェハについ
て条件を変えて赤外多重内部反射法により測定したシン
グルビームスペクトルを測定した結果を示すグラフであ
る。図３（ａ）は、洗浄後汚染防止箱１０に収容した直
後に測定した場合、図３（ｂ）は、汚染防止箱１０に収
容して７時間放置してから測定した場合、図３（ｃ）
は、汚染防止箱１０の蓋を開けて表面状態測定装置内部
の空気に直接曝露した状態で７時間放置してから測定し
た場合のスペクトルである。なお、汚染防止箱１０内に
は、一定流量で清浄空気を導入し続けた。導入した空気
は、コンプレッサで圧縮した空気を空気精製器に通して
二酸化炭素と水分を除去し、さらに、ケミカルフィルタ
に通して有機物を除去したものである。

【００４９】図３（ａ）の洗浄直後のスペクトルには、
ＣＯ₂、水蒸気による吸収が観察されている。これは、
シリコンウェハを汚染防止箱１０に収容した直後は、内
部の雰囲気が十分に置換されていないためであると考え
られる。

【００５０】洗浄直後に測定した場合に対し、図３
（ｂ）の７時間放置後のスペクトルでは、ＣＯ₂及び水
蒸気による吸収ピークがほとんど消失している。これ
は、汚染防止箱１０内の雰囲気が完全に清浄乾燥気体に
よって置換されているからである。

【００５１】しかしながら、波数３０００ｃｍ^-1付近に
観察される有機汚染のＣ−Ｈ伸縮振動による吸収は、図
３（ａ）の洗浄直後のスペクトルと、図３（ｂ）の汚染
防止箱１０に収容して７時間放置した場合のスペクトル
とでほとんど変化していない。この結果は、汚染防止箱
１０を用いた場合には、洗浄直後と７時間放置後とでシ
リコンウェハ表面の有機物の付着量がほとんど変化して
いないことを示している。

【００５２】一方、図３（ｃ）の蓋を開けて７時間放置
してから測定したスペクトルでは、図３（ａ）の洗浄直
後に測定したスペクトルに比べて、Ｃ−Ｈ伸縮振動によ
る吸収が大きくなっていることが観察される。この結果
は、汚染防止箱１０の蓋を開けておいた場合には、装置
内部の部品等から発生する有機物によってシリコンウェ
ハが汚染されていることを示している。

【００５３】また、図４は、条件を変えて装置内に保管
したウェハについて、赤外多重内部反射法により測定し
たＣ−Ｈ伸縮振動による吸収ピーク面積の経時変化を示
すグラフである。図４（ａ）は、汚染防止箱１０を用い
ずに表面状態測定装置に放置した場合、図４（ｂ）は、
表面状態測定装置の内部部品を可能な限り除去した場
合、図４（ｃ）は、蓋を開けた状態で汚染防止箱１０を
用いた場合、図４（ｄ）は、蓋を閉じた状態で汚染防止
箱１０を用いた場合のグラフである。

【００５４】いずれの場合においても、時間の経過とと
もに吸収ピーク面積が増加し、ウェハ表面の有機汚染量
が増加していることがわかる。また、同じ保管時間の経
過後であっても、ウェハの保管条件によって汚染の付着
量が異なることがわかる。

【００５５】図４（ａ）の汚染防止箱１０を用いずに表
面状態測定装置に放置した場合と、図４（ｂ）の表面状
態測定装置の内部部品を可能な限り除去した場合とを比
較すると、内部の部品の除去によって有機物によるウェ
ハの汚染を抑制できていることがわかる。

【００５６】図４（ｃ）の蓋を開けた状態で汚染防止箱
１０を用いた場合には、装置の部品を除去していないに
もかかわらず、図４（ｂ）の部品を除去した場合に比べ
て汚染量が少なくなっている。これは、汚染防止箱１０
によってウェハの裏面での汚染が抑制されるためだと考
えられる。

【００５７】さらに、図４（ｄ）の蓋を閉じた状態で汚
染防止箱１０を用いた場合には、上述の図４（ａ）乃至
図４（ｃ）の場合に比べて汚染が劇的に少なくなってい
る。

【００５８】上述の測定結果から、汚染防止箱１０内に
半導体ウェハ１２を収容することにより、表面状態測定
装置自体に起因する汚染を効果的に防止できることが確
認された。

【００５９】このように、本実施形態によれば、汚染防
止箱１０に半導体ウェハ１２を収容し、その内部の雰囲
気を清浄乾燥気体に置換することによって表面状態測定
装置自体に起因する有機汚染を抑制するので、表面状態
の測定精度を向上することができる。

【００６０】なお、本実施形態では、汚染防止箱１０内
の雰囲気を清浄乾燥気体に置換していたが、汚染防止箱
１０内を真空状態にすることによっても同様の汚染防止
効果が得られる。なお、この場合、半導体ウェハ１２が
汚染防止箱１０の外部に露出する部分を密閉する等、汚
染防止箱１０を気密性の高い構造にする必要がある。

【００６１】［第２実施形態］本発明の第２実施形態に
よる表面状態測定方法及び装置について図５及び図６を
用いて説明する。図５は、本実施形態による表面状態測
定装置の構造を示す概略図、図６は、汚染防止箱に収容
された半導体ウェハの様子を示す上面図である。なお、
第１実施形態による表面状態測定方法及び装置と同一の
構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡略
にする。

【００６２】本実施形態による表面状態測定装置は、半
導体ウェハ１２全体を汚染防止箱３４に収容し、汚染防
止箱３４内を真空状態にするものである。図５及び図６
に示すように、汚染防止箱３４に半導体ウェハ１２が収
容されている。汚染防止箱３４には、汚染防止箱３４内
を真空状態にする真空ポンプ３６がトラップ３８を介し
て接続されている。トラップ３８は、真空ポンプ３６か
ら油などの汚染が逆拡散するのを防止するためのもので
ある。

【００６３】また、汚染防止箱３４の底面には、半導体
ウェハ１２の一端に赤外線を入射するための入射窓４０
と、半導体ウェハ１２の他端から放出される赤外線を検
出するための検出窓４２とが設けられている。

【００６４】汚染防止箱３４の入射窓４０近傍には、半
導体ウェハ１２の端面から赤外線を入射する赤外光源２
０が配置されている。

【００６５】汚染防止箱３４の検出窓４２近傍には、赤
外線検出系４４が配置されている。赤外線検出系４４
は、半導体ウェハ１２内部を多重反射した後に端面より
放出される赤外線を集光する検出光学系２８と、検出光
学系２８により集光された赤外線を分光する赤外分光器
２２と、赤外分光器２２により分光された赤外線を検出
する赤外検出器３０とから構成されている。赤外検出器
３０には、赤外線の検出結果に基づき、半導体ウェハ表
面に付着した有機物の種類を同定しその付着量を算出す
る演算装置（図示せず）が接続されている。

【００６６】このように、本実施形態による表面状態測
定装置は、半導体ウェハ１２全体を収容することができ
る汚染防止箱３４と、汚染防止箱３４を真空状態にする
真空ポンプ３６とを有することに特徴がある。これによ
り、測定の際に装置の部品等より半導体ウェハ１２に付
着する有機汚染を防止することができ、測定精度を向上
することができる。

【００６７】なお、本実施形態では、上述のように第１
実施形態の場合と異なり、赤外分光器２２が、赤外検出
器３０の前段に設けられている。すなわち、半導体ウェ
ハ１２端面より放出された赤外線を赤外分光器２２によ
ってスペクトル成分に分解した後に、赤外検出器３０で
検出する構成となっている。赤外線の入射及び検出のた
めの装置構成は、どちらの構成を用いてもよい。

【００６８】本実施形態による表面状態測定装置の汚染
防止箱３４は、半導体ウェハ１２全体をその内部に収容
するものである。また、汚染防止箱３４は、気密性を有
する構造となっており、真空ポンプ３６により汚染防止
箱３４の内部を真空状態にすることができる。

【００６９】汚染防止箱３４の底面に設けられた入射窓
４０及び検出窓４２は、例えばＫＢｒ、ＣａＦ₂、Ｚｎ
Ｓｅ等の赤外透過性の材料からなるものである。赤外透
過性の入射窓４０を介して、汚染防止箱３４に収容され
た半導体ウェハ１２端面に赤外線が入射される。また、
赤外透過性の検出窓４２を介して、半導体ウェハ１２内
部で多重反射した後に半導体ウェハ１２端面より放出さ
れる赤外線が検出される。

【００７０】このように、本実施形態によれば、半導体
ウェハ１２を汚染防止箱１０に収容し、その内部を真空
状態にすることにより装置自体に起因する有機汚染を防
止するので、表面状態の測定精度を向上することができ
る。

【００７１】なお、本実施形態では、汚染防止箱３４内
部を真空ポンプ３６によって真空状態にしていたが、第
１実施形態の場合と同様に、汚染防止箱３４内部に清浄
乾燥気体を導入する構成としてもよい。この場合、汚染
防止箱３４に排気口を設ける。

【００７２】また、本実施形態では、図５に示すよう
に、入射窓４０及び検出窓４２を汚染防止箱３４の底面
に設けていたが、赤外線の入射及び検出条件等に応じ
て、入射窓４０及び検出窓４２を設ける位置を適宜変更
することができる。

【００７３】［変形実施形態］本発明の上記実施形態に
限らず種々の変形が可能である。

【００７４】例えば、上記実施形態では、半導体ウェハ
の表面状態の測定について述べているが、表面状態の測
定の対象は半導体ウェハに限定されるものではない。例
えば、液晶表示装置を構成するガラス基板のように赤外
域の光に対して透過性を有する基板の表面状態を測定す
ることが可能である。また、表面状態の測定として、基
板の弗酸処理による水素終端状態や、ドライ洗浄状態、
ウェット洗浄状態等の化学的状態を測定することも可能
である。

【００７５】また、上記実施形態では表面状態測定装置
を単独で用いたが、他の製造工程で用いられる装置と組
み合わせて使用してもよい。例えば、基板の洗浄処理装
置と組み合わせて使用し、表面状態測定装置による基板
の表面状態の測定結果を洗浄処理の終点の判定に使用し
てもよい。これによって、基板の洗浄処理の作業効率を
向上することができる。

【００７６】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、被測定基
板内部に赤外線を入射し、被測定基板内部で多重反射し
た後に被測定基板より放出される赤外線を検出し、検出
した赤外線を分析することにより被測定基板の表面の状
態を測定する表面状態測定方法において、被測定基板を
容器内に収容し、測定時に被測定基板表面に汚染物質が
付着するのを防止するので、装置自体に起因する有機汚
染の影響を排除し、測定精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による表面状態測定装置
の構成を示す概略図である。

【図２】本発明の第１実施形態による表面状態測定装置
の汚染防止箱に半導体ウェハが収容された様子を示す上
面図である。

【図３】条件を変えて赤外多重内部反射法により測定し
たシングルビームスペクトルを示すグラフである。

【図４】条件を変えて赤外多重内部反射法により測定し
たＣ−Ｈ伸縮振動による吸収ピーク面積の経時変化を示
すグラフである。

【図５】本発明の第２実施形態による表面状態測定装置
の構成を示す概略図である。

【図６】本発明の第２実施形態による表面状態測定装置
の汚染防止箱に半導体ウェハが収容された様子を示す上
面図である。

【符号の説明】

１０…汚染防止箱 １２…半導体ウェハ １４…ガス供給装置 １６…ケミカルフィルタ １８…赤外線入射系 ２０…赤外光源 ２２…赤外分光器 ２４…入射光学系 ２６…赤外線検出系 ２８…検出光学系 ３０…赤外検出器 ３２…ピン ３４…汚染防止箱 ３６…真空ポンプ ３８…トラップ ４０…入射窓 ４２…検出窓 ４４…赤外線検出系

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 21/35 Ｇ０１Ｎ 21/35 Ｚ Ｆターム(参考） 2G051 AA51 AB01 BA06 CA02 CB01 CD09 EA14 EC01 FA10 2G057 AA02 AB02 AB07 AB09 AC05 BB02 BB08 JA03 2G059 AA05 BB16 DD02 EE02 EE10 EE12 FF04 GG00 HH01 HH06 JJ01 KK01 MM01 MM10 PP04 4M106 AA01 BA08 CA29 DH01 DH13 DH60

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定基板内部に赤外線を入射し、前記
   被測定基板内部で多重反射した後に前記被測定基板より
   放出される赤外線を検出し、検出した赤外線を分析する
   ことにより前記被測定基板の表面の状態を測定する表面
   状態測定方法において、 前記被測定基板を容器内に収容し、測定時に前記被測定
   基板表面に汚染物質が付着するのを防止することを特徴
   とする表面状態測定方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の表面状態測定方法におい
   て、 前記容器内に清浄乾燥気体を導入することにより、前記
   被測定基板に汚染物質が付着するのを防止することを特
   徴とする表面状態測定方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の表面状態測定方法におい
   て、 前記容器内を真空状態にすることにより、前記被測定基
   板に汚染物質が付着するのを防止することを特徴とする
   表面状態測定方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
   表面状態測定方法において、 前記容器内に、前記被測定基板の端部が露出するように
   前記被測定基板を収容し、前記被測定基板の露出した端
   部から赤外線を入射し、前記被測定基板の露出した端部
   から放出される赤外線を検出することを特徴とする表面
   状態測定方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
   表面状態測定方法において、 前記容器は、赤外線を透過する第１及び第２の窓を有
   し、 前記第１の窓を介して前記被測定基板内部に赤外線を入
   射し、 前記第２の窓を介して前記被測定基板より放出される赤
   外線を検出することを特徴とする表面状態測定方法。
6. 【請求項６】 被測定基板を収容し、前記被測定基板に
   汚染物質が付着するのを防止する容器と、 前記容器の外に設けられ、前記被測定基板に赤外線を入
   射する赤外線入射手段と、 前記容器の外に設けられ、前記被測定基板内部で多重反
   射した後に前記被測定基板より放出される赤外線を検出
   する赤外線検出手段と、 前記赤外線検出手段により検出された赤外線に基づき、
   前記被測定基板の表面の状態を測定する表面状態測定手
   段とを有することを特徴とする表面状態測定装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の表面状態測定装置におい
   て、 前記容器は、前記容器内に清浄乾燥気体を導入すること
   により、前記被測定基板表面に汚染物質が付着するのを
   防止する汚染防止手段を更に有することを特徴とする表
   面状態測定装置。
8. 【請求項８】 請求項６記載の表面状態測定装置におい
   て、 前記容器は、前記容器内を真空状態にすることにより、
   前記被測定基板表面に汚染物質を付着するのを防止する
   汚染防止手段を更に有することを特徴とする表面状態測
   定装置。
9. 【請求項９】 請求項６乃至８のいずれか１項に記載の
   表面状態測定装置において、 前記容器は、前記被測定基板の端部が露出するように前
   記被測定基板を収容し、 前記赤外線入射手段は、前記被測定基板の露出した端部
   から赤外線を入射し、 前記赤外線検出手段は、前記被測定基板の露出した端部
   から放出される赤外線を検出することを特徴とする表面
   状態測定装置。
10. 【請求項１０】 請求項６乃至８のいずれか１項に記載
    の表面状態測定装置において、 前記容器は、赤外線を透過する第１及び第２の窓を有
    し、 前記赤外線入射手段は、前記第１の窓を介して前記被測
    定基板に赤外線を入射し、 前記赤外線検出手段は、前記第２の窓を介して前記被測
    定基板より放出される赤外線を検出することを特徴とす
    る表面状態測定装置。