JP2003075312A - ウエハ検査前処理方法及び処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 手動操作を自動化し易くし、同時に滴下した
フッ酸液滴中にウエハ表面の自然酸化膜を確実かつ効率
よく取り込むことを可能にして、検査精度及び作業性を
共に向上できるようにする。 【解決手段】 シリコンウエハ７の表面にフッ酸を滴下
し、該滴下された液滴Ｓ中にシリコンウエハ表面の自然
酸化膜７ｂを溶かして取り込み、該液滴Ｓ2を前記シリ
コンウエハの汚染度測定用試料として回収する場合に用
いられるものであって、前記シリコンウエハ表面にフッ
酸液滴Ｓを自動で滴下する液滴下手段４４と、前記滴下
されてシリコンウエハ表面を移動した後の液滴Ｓ2の位
置を検知する液滴検知手段４０と、前記検知された液滴
Ｓ2を捕捉可能であると共に吸引して内部に捕集可能な
治具６０とを少なくとも備え、前記治具６０が記液滴検
知手段４０の検知信号に基づき移動制御され、前記検知
された液滴Ｓ2を捕捉し、該液滴Ｓ2でシリコンウエハ表
面を撫で回した後に該液滴を治具６０内に吸引捕集して
回収可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造におい
て、特にシリコンウエハ（以下、ウエハと略称）の汚染
検査に必要となるウエハ検査前処理方法及び処理装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造では、汚染防止が最も重要な
課題であり、ウエハ製造の各段階において汚染度を正確
に検査して、汚染の混入を未然に防ぐようにしている。
この検査は、例えば、製造途中にあるウエハの出荷及び
受け入れ時に行われ、次工程での歩留まりを向上するだ
けではなく、プロセス装置やクリーンルーム自体の汚染
度を知る上でも機能する。

【０００３】ところで、シリコンウエハの汚染検査で
は、被測定物であるウエハ表面の自然酸化膜をフッ酸と
反応させて液滴にし、その自然酸化膜を溶解した液滴を
ウエハ表面の中央部に集めて乾燥させ、その乾燥痕を分
析したり、前記液滴を回収してＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合
プラズマ質量分析）等の分析装置で分析したりして汚染
度を測定する方法が広く採用されている。前者では全反
射Ｘ線蛍光分析等が用いられる。その場合には、ウエハ
表面の自然酸化膜を溶解した液滴を、自然酸化膜を除去
した参照用シリコンウエハ（以下、参照ウエハと略称）
の表面に移して乾燥させることにより、分析でのバック
グラウンドを少なくする方法も多用されている。なお、
プロセス装置やクリーンルームの汚染検査では、参照ウ
エハを、プロセス装置内やクリーンルーム内の汚染を測
定したい箇所に置き、該参照ウエハの汚染度を測定する
ことで、プロセス装置やクリーンルームの汚染状況を調
べるのが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上の従来ウエハ検査
前処理では、まず、対象ウエハをフッ酸蒸気中に曝して
ウエハ表面の自然酸化膜と反応させて多数の液滴に変化
させ、該液滴をウエハ表面に滴下したフッ酸液滴にウエ
ハを傾ける等して取り込む方法（特開平２−２８５３３
号等）、フッ酸の液滴をウエハ表面との間に棒状部材に
より保持した状態でウエハを回転させたり棒状部材を動
かして該液滴をウエハ表面に満遍なく接触反応させる方
法（特開平５−２０３５４８号等）で行われている。前
者では、ウエハをフッ酸蒸気中に曝してウエハ表面の自
然酸化膜と反応させるため時間が長くなり新たな汚染も
生じ易い。後者では、フッ酸液滴をウエハ表面に満遍な
く接触させてウエハ表面上の自然酸化膜を溶かすため確
実性及び精度信頼性に欠ける。また、ウエハ表面にフッ
酸をスポイト等で滴下したり、該滴下された液滴中にウ
エハ表面の液滴又は自然酸化膜を取り込んだ後、スポイ
ト等で汚染度測定用として回収する操作を手動で行って
いるため、測定者の熟練を要し、検査枚数が多くなると
滴下量や液滴の回収率等にバラツキが生じ検査精度を向
上し難い。

【０００５】なお、前記全反射Ｘ線蛍光分析では、前記
自然酸化膜を取り込んだ液滴を乾燥させた乾燥痕にＸ線
を照射するが、照射するＸ線の強度分布は中央部ほど強
くなるので、乾燥痕が中央部に集まっているほど分析感
度が高くなる。従って、乾燥痕が中央部に集中する乾燥
方法が求められてきたが、このような要望を満たす乾燥
技術がなかった。また、前記した如くウエハからのバッ
クグラウンドの影響を少なくするため自然酸化膜を除去
した参照ウエハが使用される。この参照ウエハは、検査
対象のウエハと同じ材質及び大きさであり、自然酸化し
易く自然酸化膜があると滴下した液滴が広がったり精度
低下要因となるため、分析毎に新たな参照ウエハが使用
されている。つまり、一回の分析で使用される参照ウエ
ハの面積は、精々２０ｍｍφ以下と小さいことから、液
滴を滴下して乾燥させるウエハ位置を変えることで、同
じ参照ウエハを繰り返し使用することも考えられるが、
参照ウエハの表面に自然酸化膜が形成されるため好まし
くない。また、従来の参照ウエハの自然酸化膜の除去方
法は、ウエハをフッ酸に漬けていたので乾燥痕がある
と、それが汚染源となってウエハ面全体を汚染するの
で、参照ウエハとして再使用できなかった。

【０００６】本発明は以上の問題を解消することを目的
としている。具体的には、従来の手動操作を自動化し易
くし、同時に滴下したフッ酸液滴中にウエハ表面の自然
酸化膜を確実かつ効率よく取り込むことを可能にして、
検査精度及び作業性を共に向上できるウエハ検査前処理
方法及び処理装置を実現することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１のウエハ検査前処理方法は、図面に例示さ
れる如くシリコンウエハ７の表面にフッ酸を滴下し、該
滴下された液滴中にシリコンウエハ表面の自然酸化膜７
ｂを溶かして取り込み、前記シリコンウエハ７の汚染度
測定用試料として回収する方法であって、前記フッ酸液
滴Ｓをシリコンウエハ表面上の一端側に滴下する滴下工
程と、前記滴下された液滴がシリコンウエハ表面の自然
酸化膜７ｂに沿って広がると共に滴下位置と略反対の他
端側に液滴Ｓ2として自然に集まる拡散・集液工程と、
前記集まった液滴Ｓ2を検出する液検出工程と、前記検
出された液滴Ｓ2を液滴用治具６０に捕捉する捕捉工程
と、前記捕捉された液滴Ｓ2で前記ウエハ表面７ａを撫
で回した後に前記治具６０内に吸引して回収する回収工
程とを経ることを特徴としている。また、請求項６のウ
エハ検査前処理装置は、載置台１０上に保持されたシリ
コンウエハ７の表面にフッ酸を滴下し、該滴下された液
滴Ｓ中にシリコンウエハ表面の自然酸化膜７ｂを溶かし
て取り込み、該液滴Ｓ2を前記ウエハの汚染度測定用試
料として回収する場合に用いられるものであって、前記
シリコンウエハ表面にフッ酸液滴Ｓを自動で滴下する液
滴下手段４４と、前記滴下されてシリコンウエハ表面を
移動した後の液滴Ｓ2の位置を検知する液滴検知手段４
０と、前記検知された液滴Ｓ2を捕捉可能であると共に
吸引して内部に捕集可能な治具６０とを少なくとも備
え、前記治具６０が記液滴検知手段４０の検知信号に基
づき移動制御され、前記検知された液滴Ｓ2を捕捉し、
該液滴Ｓ2でシリコンウエハ表面を撫で回した後に該液
滴を治具６０内に吸引捕集して回収可能にしたことを特
徴としている。

【０００８】以上の本発明は、シリコンウエハ表面の自
然酸化膜をフッ酸（自然酸化膜を溶解する上で好適とさ
れる所定濃度のフッ酸溶液であり、これには周知の如く
硝酸や過酸化水素等を微量含有したものも含まれる）で
溶解し、そのフッ酸に含まれている汚染を分析すること
により汚染度を調べときの汚染検査前処理を対象として
いる。本発明の工夫点は、特に、ウエハ表面の一端側
（ウエハ表面上にあって外周に接近する一箇所の意味で
ある）にフッ酸を適量滴下すると、その箇所の自然酸化
膜が溶解されて、ウエハ表面が親水性から疎水性に変化
し、かつ滴下されたフッ酸液滴が親水性の自然酸化膜を
求めて広がり、ウエハ表面上の自然酸化膜が順次溶解さ
れ、最終的にフッ酸を滴下した部位の略反対側に液滴が
集まる作用（以下、これを親水流動化作用という）を利
用したことにある。この利点は、上記した従来の２例に
対し、フッ酸液滴の親水流動化作用を利用しているた
め、簡単であり、フッ酸液滴でウエハ表面の自然酸化膜
をより均一に溶解でき、又、フッ酸液滴が一旦広がった
後に最終的に再び液滴として一箇所に集まるため治具に
捕捉し易い。即ち、本発明では、親水流動化作用により
ウエハ表面の自然酸化膜を溶解して液滴に取り込むこと
により、次に行うフッ酸液滴でウエハ表面を撫で回す操
作（自然酸化膜の最終的な溶解と取り込み）を簡略化で
きる。方法的には拡散・集液工程及び液検出工程、装置
的には液滴下手段及び専用治具により、上記従来２例よ
りも、ウエハの汚染検査に必要な前処理を短時間かつ自
動化し易くして精度及び信頼性を向上できる。

【０００９】上記各発明は請求項２〜５又は７〜１０の
如く具体化することが好ましい。第１に、請求項１で回
収された液滴を、参照用シリコンウエハ８の表面に滴下
して乾燥するウエハ検査前処理であって、前記治具６０
と同じか類似する治具を用い、前記参照用シリコンウエ
ハの選定された箇所にフッ酸を滴下し、該滴下した液滴
で前記選定された箇所を中心とした表面部分を撫で回し
た後に該液滴を吸引除去して形成した参照用シリコンウ
エハ表面の乾燥定着部８ａに請求項１で回収された液滴
を滴下する構成である。これは、Ｘ線蛍光分析等を行う
場合、参照シリコンウエハに試料として回収された液滴
を滴下する少し前段階で、参照シリコンウエハ表面のう
ち使用する部位の自然酸化膜を局所的に除去することに
より、参照シリコンウエハの管理を簡略化したり分析精
度を向上できるようにする。第２に、前記参照用シリコ
ンウエハ表面の異なる箇所に、前記フッ酸を滴下し、該
滴下した液滴で表面部分を撫で回した後に該液滴を吸引
除去することを繰り返して、参照用シリコンウエハ表面
に複数の乾燥定着部を形成する構成である。これは、前
記した利点に加え、従来の汚染検査前処理において一回
の検査に一枚の参照ウエハを使用していた点を改良し、
参照用シリコンウエハの特定部位の自然酸化膜を局所的
に除去して測定用フッ酸液滴を乾燥定着させることによ
り、一枚の参照用シリコンウエハで複数枚のウエハを測
定可能にしたことに意義がある。第３に、前記治具６０
で吸引回収された液滴Ｓ2を、撥水性膜を形成したウエ
ハ又は撥水性平板に滴下して乾燥する構成である。これ
は、従来の如く参照用シリコンウエハに代えて、高純度
な撥水性膜を形成したウエハ又は撥水性平板を使用して
フッ酸液滴を乾燥させることにより、乾燥痕Ｓ3の広が
りを抑えてＸ線蛍光分析等の感度を高めるようにしたも
のである。この点は、実施の形態で省略したが、例え
ば、ＰＦＡ（パーフルオロアルコシエチレン）等の撥水
性素材により実現可能なことが確認されている。第４
に、前記治具６０で吸引回収された液滴Ｓ2を、請求項
２又は３の参照用シリコンウエハの乾燥定着部又は請求
項４のウエハ又は撥水性平板に滴下した後、当該滴下部
をカバー材５２で覆うと共に、前記カバー材５２内を不
活性ガスで満たした状態で加温乾燥する構成である。こ
れは、フッ酸液滴が加熱・乾燥過程において汚染される
虞をなくして分析精度を向上できるようにする。

【００１０】第５に、前記治具６０は上下に貫通した液
通路６４及び該液通路の一部に設けられた液溜６５を有
し、前記液滴下手段４４は前記治具６０の通路部６４及
び液溜６５を介しフッ酸を吸引したり滴下可能にするシ
リンダー機構からなる構成である。この治具６０は、通
路部６０の一部に液溜６５を有し、該液溜６５に滴下用
のフッ酸を吸引保持したり、自然酸化膜を取り込んだ後
の液滴を吸引保持する。液滴下手段４４は、シリンダー
機構により前記フッ酸を治具に吸引し、液溜６５のフッ
酸を滴下する吸引・吐出力を付与する。なお、液溜６５
は、形態例の如く液通路６４の一部を径大に形成するだ
けでよい。滴下又は回収用フッ酸は、液溜６５内に一旦
吸引されて入れられると、その後、吸引力を解放しても
液溜内から通路部６０を介し自然流出しなく保持され
る。第６に、前記治具６０は上部６１側が被チャック部
（治具保持体３４に支持される部分）に形成され、下部
６２側が下端面に略凹状の窪み部６６を形成し、かつ、
前記窪み部６６の略中央部に設けられた小筒形の突起６
７を有している構成である。窪み部６６は、ウエハ表面
のフッ酸液滴を捕捉し易くし、又、捕捉した液滴でウエ
ハ表面を撫で回す際に該液滴の不要な逃げを防ぐ。突起
６７は、フッ酸液滴を吸引したり滴下すると共にウエハ
表面の液滴を上から押さえ付けて偏平状にし易くなって
いる。なお、このような突起６７は、窪み部６６の外端
面より若干外へ突出していることが好ましい。第７に、
前記治具６０は、回収液滴用試料瓶９の蓋を兼ねる外周
形状に形成されている構成である。これは、自然酸化膜
を取り込んだ液滴Ｓ2を治具６０内に吸引捕集した後、
その液滴を試料瓶９に移したり保持可能にして、検査前
処理で行われる操作項目を簡略化し自動化容易にしたこ
とに意義がある。第８に、前記フッ酸の所要量を入れる
第１収容部７１及び、該第１収容部７１からオーバフロ
ーされたフッ酸を入れる第２収容部７２を形成している
容器７０と、前記容器の荷重を計測するロードセル７５
とを有し、前記第１収容部７１のフッ酸を前記治具６０
又は専用ノズルに吸引保持させる構成である。これは、
治具又は専用ノズルにフッ酸を定量だけ吸引保持する場
合、秤量精度を上げるだけではなく、例えば、第１収容
部７１のフッ酸の純度を保ったり、第１収容部７１のフ
ッ酸を第２収容部７２へ毎回又は定期的にオーバフロー
するようにして治具又は専用ノズル等からの汚染の虞を
防ぎ易くする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明特徴を図面を参照して更に
説明する。図１は本発明を適用したウエハ検査前処理装
置の模式配置図である。図２は第２，第３ロボットのア
ーム先端部の模式断面図、図３（ａ）は液滴用治具の細
部を示す断面図、図３（ｂ）は秤量容器を示す模式外観
図、図３（ｃ）は治具及び試料瓶並びに試料瓶置き台の
関係を示す模式外観図である。図４（ａ）〜（ｃ）はウ
エハ表面に滴下したフッ酸液滴が親水流動化作用により
ウエハ表面の自然酸化膜を取り込む様子を模式的に示す
作用図、図５（ａ）〜（ｃ）は前記治具の作動を示す作
用図である。図６は自然酸化膜を取り込んだ液滴を乾燥
するときの要領を示し、図６（ａ）は参照ウエハに形成
された乾燥痕と液滴を示す模式図、図６（ｂ）は乾燥操
作例を示す模式図である。以下の説明では、まず、本発
明装置の要部について説明した後、ＩＣＰ−ＭＳ等で測
定分析するときの検査前処理方法と、全反射Ｘ線蛍光分
析等で測定分析するときの検査前処理方法とに言及す
る。

【００１２】（装置構造）形態例のウエハ検査前処理装
置は、作業室１の中央部に作業用載置台１０を配設し、
該載置台１０を囲むように設けられた第１ロボット２
０、第２ロボット３０Ａ、第３ロボット３０Ｂと、液滴
検出手段４０と、乾燥手段５０とを備えている。また、
作業室１はクリーンルームであり、ウエハカセット２及
び参照ウエハカセット３が第１ロボット２０に対応し
て、第１試料瓶置き台４が第２ロボット３０Ａに対応し
て、第２試料瓶置き台５が第３ロボット３０Ｂに対応し
て、フッ酸供給部６が第２，第３ロボット３０Ａ，３０
Ｂに対応してそれぞ設けられている。なお、図１は後述
するウエハ７表面の自然酸化物を取り込んだ回収液滴を
全反射Ｘ線蛍光分析等で測定分析するに好適な例であ
る。前記回収液滴をＩＣＰ−ＭＳ等で測定分析する場合
は、図１のうち第３ロボット３０Ｂ、乾燥手段５０、参
照ウエハカセット３、第２試料瓶置き台５が省略され
る。

【００１３】ここで、載置台１０は、ウエハ７等を吸引
機構により水平保持し、必要時に回転できる構造であれ
ばよい。この例では、吸引チャック式の保持板１１が設
置ベース１２上に支柱１３を介し所定高さに設けられて
いる。第１ロボット２０は、本体２１で駆動されて旋回
かつ水平方向に延縮される水平アーム２２及び水平アー
ム２２に上下動可能に連結された垂直アーム２３を有
し、垂直アーム２３の下端に設けられた保持具により、
ウエハカセット２や参照ウエハカセット３内からウエハ
７や参照ウエハ８を吸引保持して保持板１１上に移した
り、保持板１１から元のウエハカセット２や参照ウエハ
カセット３に戻すものである。第２，第３ロボット３０
Ａ及３０Ｂは、機能的に同じくしており、本体３１で駆
動されて旋回かつ水平方向に延縮される水平アーム３２
及び水平アーム３２に上下動可能に連結された垂直アー
ム３３を有している。垂直アーム３３には、図２の如く
液滴用治具６０を取り付ける治具保持体３４と、治具保
持体３４及び治具６０を介しフッ酸液滴を滴下する液滴
下手段としてのシリンダー機構４４とが設けられてい
る。

【００１４】治具保持体３４は、円柱状をなし、下端側
に設けられたチャック部３５と、中心上下を貫通した通
路３６と、チャック部３５の内周に装着されたシール兼
用の保持リング３７と、チャック部３５の内側と外周と
の間を連通している通路３８とを有している。チャック
部３５は、下側の径大部３５ａと上側の径小部３５ｂと
の間がテーパ部３５ｃとなっていると共に、保持リング
３７を径小部３５ｂに装着している。そして、チャック
部３５には、治具６０が保持リング３７の弾性力により
保持され、又、通路３８を介し導入される不活性ガスを
利用して外される。なお、通路３８にはガス供給源８０
から不活性ガスを導く配管８１が接続され、配管８１に
は流量計８２と開閉用自動弁８３ａ，８３ｂが付設され
ている。これに対し、シリンダー機構４４は、シリンダ
ーケース４５及びロッド４６からなるピストン構造であ
る。シリンダーケース４６は、通路３６に直接又はジョ
イントパイプを介し接続される出入口４６ａと、駆動用
不活性ガスを給排気する第１と第２の給排口４６ｂ，４
６ｃとを有している。給排口４６ｂ，４６ｃには、ガス
供給源８４から不活性ガスを切換可能に給排気する配管
８５の対応端部が接続されていて、開閉用の自動弁８５
ａ，８５ｂ，８５ｃ，８５ｄを開閉制御することでロッ
ド４６を動かして通路３６内を負圧にしたり加圧可能に
する。

【００１５】治具６０は、図３の如く前記径小部３５ｂ
に対応した径小軸状上部６１と、そのよりも下側を形成
している径大部３５ａに対応した径大軸状下部６２と、
下部６２の上下略中間に設けられたフランジ６３とから
なる。上下部６１，６２は、軸中心に設けられて上下に
貫通した液通路６４及び液通路６４の一部に設けられた
液溜６５を有している。そして、治具６０は、チャック
部３５に装着された状態で、液通路６４の上側が通路３
６に連通されて、シリンダー機構４４を介し液通路６４
の下端より秤量容器７０のフッ酸を吸引したりウエハ７
上に液滴として滴下可能になる。また、下部６２の端面
には、窪み部６６が形成されると共に窪み部６６の略中
央部に突起６７を有している。窪み部６６は、フッ酸液
滴の上半分以上を余裕を持って受け入れる略半球形の凹
状をなしている。突起６７は、液通路６４の最下部分を
形成している小筒形をなし、下端面が窪み部６６の外側
端面よりも若干突出している。この突出寸法ｔは、０．
４〜１．２ｍｍ程度に設定されている。

【００１６】フッ酸供給部６において、秤量容器７０
は、図３（ｂ）の如く新たなフッ酸（濃度調整されたフ
ッ酸溶液）を入れる第１収容部７１及び、該第１収容部
７１からオーバフローされたフッ酸を入れる第２収容部
７２を有している。第１収容部７１は、第２収容部７２
内に設けられており、第２収容部７２を区画形成してい
る周囲壁７３よりも低い内周囲壁７４で区画されてい
る。この例では、第１収容部７１が小円形凹状に設けら
れていると共に、第２収容部７２の内底面よりも少し嵩
上げされており、治具６０の下部６２を第１収容部７１
に挿入した状態で第１収容部７１内に入れられたフッ酸
を突起６４の下端から対応液通路６４を介し液溜６５ま
で吸引可能になっている。その際は、ロードセル７５が
治具６０に吸引されるフッ酸の液量を計測し定量となる
よう管理可能にする。なお、図２において、符号７６ａ
は新たなフッ酸を入れた容器、符号７６ｂは前記オーバ
フローされたフッ酸を入れる容器である。容器７６ａに
は、不活性ガス源７７ａの不活性ガスが配管７８ａを通
じ、又、開閉用の自動弁７９ａ，７９ｂを制御すること
により容器内に導入される。すると、容器７６ａのフッ
酸は、配管７８ｂ及び開閉用の自動弁７９ｃを介して第
１収容部７１へ供給される。容器７６ｂには、第２収容
部７２のフッ酸が不活性ガス源７７ｂの不活性ガスを配
管７８ｃを通じ、又、開閉用の自動弁７９ｄを介し吸引
用エゼクター７９ｅを制御することにより導入される。

【００１７】第１試料瓶置き台４と第２試料瓶置き台５
は、図３（ｃ）の如く複数の試料瓶９を出し入れする保
持穴１４を有しており、タレット型インデックス１５に
より回転可能になっている。第１，第２試料瓶置き台
４，５の保持穴１４は共に２０〜２５個設けられてい
る。試料瓶９は、上開口した小円筒形容器であり、治具
６０の下側を少し入れると、上開口がフランジ６３で閉
じられる。各保持穴１４及び試料瓶９には不図示の番号
が刻印されている。そして、各保持穴１４には、治具６
を保持した試料瓶９が下部を挿入した状態でセットされ
る。

【００１８】液滴検出手段４０は、ＣＣＤ撮像装置４１
及び画像処理部４２等からなっていて、保持板１１に保
持されたウエハ７や参照ウエハ８の形状を認識したり、
ウエハ７や参照ウエハ８上に滴下されたフッ酸液滴の位
置及びその移動後の位置を検出したり、該検出信号を第
２ロボット３０Ａや第３ロボット３０Ｂの不図示の制御
部へ送って制御可能にする。なお、ＣＣＤ撮像装置４１
は、設置ベース１２に対し支柱４３を介し保持板１１よ
り高い位置に支持され、かつ角度調整可能に設けられて
いる。また、ウエハ７や参照ウエハ８の形状を認識する
方法としては、例えば、ウエハ表面上に斜方向から光ビ
ームを照射する光源と、該光ビームがウエハ表面で散乱
した散乱光を受光する受光器と、該光ビームでウエハ表
面を走査する光ビーム走査手段等から構成されることも
ある。

【００１９】乾燥手段５０は、支持アーム５１が上下及
び前後に移動可能なスタンド構造であり、図６（ｂ）の
如く下端側に装着されたカバー材５２と、ランプ部５３
とを有している。カバー材５２は、透明石英製からな
り、下開口した容器状となっている。上部には、支持ア
ーム５１の対応部に装着する取付部５４が突設されてい
る。取付部５４にはカバー材５２内に通じる通路５５が
設けられている。通路５５には、配管５６が接続されて
おり、不活性ガス源５７から開閉用の自動弁５８を介し
不活性ガスを導入してカバー材５２内に噴射可能になっ
ている。ランプ部５３は、カバー材５２の真上に設けら
れており、カバー材５２で覆われるフッ酸液滴Ｓを加熱
し乾燥する。

【００２０】（検査前処理方法）次に、以上のウエハ検
査前処理装置を用いて、被測定物であるウエハ７（段落
０００３の参照ウエハでもよい）を検査前処理する要領
を述べる。この検査前処理では、ＩＣＰ−ＭＳ等で測定
分析する方法と、Ｘ線蛍光分析等で測定分析する方法と
がある。ここでは前者の方法をまず説明する。なお、図
４〜図６において、使用するフッ酸（フッ酸溶液）につ
いては、ウエハ７や参照ウエハ８の表面上に滴下した状
態にあるときＳで示し、該液滴Ｓが上記した親水流動化
作用によりウエハ７の表面７ａに形成された自然酸化膜
７ｂ（（図面上では表面７ａと区別し易くするためハッ
チングをしている）を溶解している状態にあるときＳ1
で示し、自然酸化膜７ｂを取り込んで再び液滴の状態に
なったときＳ2で示し、乾燥手段５０で加熱乾燥されて
乾燥痕になったときＳ3で示している。

【００２１】（ＩＣＰ−ＭＳ等を行うときの検査前処
理）この場合は、フッ酸液滴Ｓを滴下する滴下工程、滴
下した液滴Ｓが膜状Ｓ1となって自然に広がって再び液
滴Ｓ2として集まる拡散・集液工程、液滴Ｓ2を検出する
液検出工程、液滴Ｓ2を治具６０に捕捉する捕捉工程、
捕捉された液滴でウエハ表面を撫で回した後に治具６０
内に吸引して回収する回収工程、回収された液滴Ｓ2を
測定用の試料瓶９に入れる最終工程を経る。

【００２２】滴下工程では、第１ロボット２０がウエハ
カセット８から被測定物であるウエハ７を取り出し、載
置台１０の保持板１１に載せると、ウエハ７が保持板１
１に真空吸引力により保持される。保持されたウエハ７
は、ＣＣＤ撮像装置４１と画像処理部４２により、その
ウエハ形状が認識・記憶される。次に、第２ロボット３
０Ａが駆動されて、治具保持体３４がアーム３２，３３
等を介し試料瓶置き台４の所定保持穴１４上まで移動さ
れる。治具保持体３４は、当該保持穴１４の試料瓶９を
閉じている治具６０まで下降されると、治具６０の上側
をチャック部３５に挿入し、かつ保持リング３７を介し
て抜け止めする。その後、治具６０は、治具保持体３４
がアーム３３等を介し上昇されると試料瓶９から離れ、
又、治具保持体３４がアーム３２等を介し旋回されてフ
ッ酸供給部６の秤量容器７０上に移動されると共に下降
されることにより、図２の如く下端の突起６７が第１収
容部７１のフッ酸に差し込まれる。なお、第１収容部７
１には、上記した容器７６ａから新たなフッ酸が供給さ
れている。第１収容部７１のフッ酸は、図２の状態から
自動弁８５ｂ，８５ｄを閉にし、自動弁８５ａ，８５ｃ
を開にすると、治具６０の突起６７（液通路６４の下
端）より適量だけ吸引され液溜６４に溜められる。そし
て、治具６０はアーム３２，３３等の動きにより、先に
形状を認識したウエハ７の一端（表面の外周に近い一箇
所）に突起６７を接近された後、自動弁８５ａ，８５ｃ
を閉じ、自動弁８５ｂ，８５ｄを開けると、液溜６４内
のフッ酸が図４（ａ）の如くウエハ７上に滴下される。

【００２３】拡散・集液工程は、滴下されたフッ酸液滴
Ｓが図４（ｂ）の如く滴下箇所のウエハ７の自然酸化膜
７ｂを溶かして、ウエハ面を疎水性にし、残っている自
然酸化膜７ｂを求めて膜状Ｓ1となって広がり、ウエハ
表面の自然酸化膜７ｂを溶かす。このようにして、フッ
酸液滴Ｓは、膜状Ｓ1となってウエハ表面上の滴下され
た箇所の略反対側に向かって移動し、その移動時に自然
酸化膜７ｂを順次溶かして一部を取り込みつつ、最後に
は滴下した位置の反対側に液滴Ｓ2となって集まる。な
お、膜状Ｓ1はウエハ７の周囲に自然酸化膜があると、
それを求めてウエハ周囲に回り込もうとするが、ウエハ
周囲に完全に移動することはない。

【００２４】液検出工程では、移動した後の液滴Ｓ2の
位置を、ＣＣＤ撮像装置４１とそれに接続した画像処理
部４２で検知して認識し、それを検出信号として第２ロ
ボット３０Ａの制御部へ送信する。捕捉工程では、第２
ロボット３０Ａが前記検出信号を基にして制御されて、
治具６０が液滴Ｓ2の真上までアーム３２，３３等を介
し動かされた後、下降されることにより突起６７の先端
が液滴Ｓ2に当接される。このとき、治具６０は、図５
（ａ）の如く窪み部６６内に液滴Ｓ2を拘束させて突起
６７で押さえ易くなっており、又、突起６７の当接力を
制御することにより液滴Ｓ2を偏平状に変位させ、液滴
Ｓ2のウエハ７に接する面積を大きくする。

【００２５】回収工程では、まず、第２ロボット３０Ａ
の制御部は予め記憶されているウエハ形状を基にしてア
ーム３２等を動かして、液滴Ｓ2を突起６７で押さ付け
た状態で、ウエハ７上にあって、外周側から中央に向か
って円を描きながら撫で回し、残っている自然酸化膜７
ｂがあっても全てフッ酸液滴Ｓ2に溶かして取り込む。
該液滴Ｓ2がウエハ中央にきた時点で、自動弁８５ａ，
８５ｃを閉じ、自動弁８５ｂ，８５ｄを開けると、図５
（ｂ）の如くウエハ７上の液滴Ｓ2は突起６７（液通路
６４の下端）から吸引され液溜６４に溜められる。最終
工程では、治具６０がアーム３２等を介し動かされて、
試料瓶置き台４の保持穴１４のうち、当該治具６０に対
応した保持穴１４にある試料瓶９に差し込まれる。そし
て、液溜６４内のフッ酸液滴Ｓ2は、自動弁８５ａ，８
５ｃを閉じ、自動弁８５ｂ，８５ｄを開けると、図５
（ｃ）の想像線で示す如く当該試料瓶９内に落下されて
移される。その後、自動弁８３ｂを閉じ、自動弁８３ａ
を開けてから、治具保持体３４をアーム３３等を介し上
昇する。すると、治具６０は、通路３８から導入される
不活性ガスの圧力によりチャック部３５の保持から解放
されて、当該試料瓶９上にあって試料瓶９を蓋した状態
で残される。この場合は、治具保持体３４が治具６０か
ら離れると、不活性ガス（窒素ガス等）が漏洩するの
で、離れたことが流量計８２で検出され、該検出信号で
自動弁８３ａを閉じ、自動弁８３ｂが開けられるように
なっている。

【００２６】なお、保持板１１上のウエハ７は、第１ロ
ボット２０を介しウエハカセット２の元の位置に収納さ
れる。以上の操作を繰り返して行うことで、ウエハカセ
ット２に入れられた測定対象のウエハ７を順に前処理す
る。予定枚数のウエハ７を全て処理した後は、試料瓶置
き台４を外して、測定分析室に運んで、ＩＣＰ−ＭＳ等
の分析装置により、各試料瓶９に回収されたフッ酸液滴
Ｓ2を分析して、汚染度を測定することになる。なお、
試料瓶置き台４の保持穴１４には、ウエハ番号が刻印さ
れており、ウエハカセット２内でのウエハの順番に対応
しているので、どの試料瓶９がどの検査ウエハ７に対応
しているかが分かるようになっている。

【００２７】（Ｘ線蛍光分析等を行うときの検査前処
理）この場合は、フッ酸液滴Ｓを滴下する滴下工程、滴
下した液滴Ｓが膜状Ｓ1となって自然に広がって再び液
滴Ｓ2として集まる拡散・集液工程、液滴Ｓ2を検出する
液検出工程、液滴Ｓ2を治具６０に捕捉する捕捉工程、
捕捉された液滴でウエハ表面を撫で回した後に治具６０
内に吸引して回収する回収工程までは上記の検査前処理
と同じであるが、最終工程及びその後の処理が次のよう
に操作される点で異なっている。即ち、最終工程では、
この検査前処理でも治具６０がアーム３２等を介し動か
されて、試料瓶置き台４の保持穴１４のうち、当該治具
６０に対応した保持穴１４にある試料瓶９に差し込まれ
る。但し、治具６０は、液溜６４に回収したフッ酸液滴
Ｓ2を保持した状態で、チャック部３５から解放され
て、当該試料瓶９上に保持される。

【００２８】そして、この検査前処理では、保持板１１
上のウエハ７が第１ロボット２０を介しウエハカセット
２の元の位置に戻された後、参照ウエハカセット３の参
照ウエハ８が第１ロボット２０を介し保持板１１に保持
される。保持された参照ウエハ８は、ＣＣＤ撮像装置４
１と画像処理部４２により、そのウエハ形状が認識・記
憶される。次に、第３ロボット３０Ａが駆動されて、治
具保持体３４がアーム３２，３３等を介し試料瓶置き台
５の所定保持穴１４まで移動される。治具保持体３４
は、当該保持穴１４の試料瓶９を閉じている治具６０ま
で下降されると、治具６０の上側をチャック部３５に挿
入し、かつ保持リング３７を介して抜け止めする。その
後、治具６０は、治具保持体３４がアーム３３等を介し
上昇されると試料瓶９から離れ、又、治具保持体３４が
アーム３２等を介し旋回されてフッ酸供給部６の秤量容
器７０上に移動されると共に下降されることにより、図
２の場合と同じく下端の突起６７が第１収容部７１のフ
ッ酸に差し込まれる。第１収容部７１のフッ酸は、自動
弁８５ｂ，８５ｄを閉にし、自動弁８５ａ，８５ｃを開
にすると、治具６０の突起６７（液通路６４の下端）よ
り適量だけ吸引され液溜６４に溜められる。そして、治
具６０はアーム３２，３３等の動きにより、先に形状を
認識した参照ウエハ８の表面のうち、予め設定された部
位に突起６７を接近された後、自動弁８５ａ，８５ｃを
閉じ、自動弁８５ｂ，８５ｄを開けると、液溜６４内の
フッ酸が図４（ａ）の場合と同じく参照ウエハ８上に滴
下される。滴下されたフッ酸液滴は、参照ウエハ８の滴
下部位の自然酸化膜を溶解するが、治具６０が参照ウエ
ハ８に近接されて突起６７に拘束されるため広がるとは
ない。そして、この状態から、第３ロボット３０Ｂの制
御部は予め記憶されている参照ウエハ形状を基にしてア
ーム３２等を動かして、フッ酸液滴を突起６７で押さ付
けた状態で、参照ウエハ７上の滴下部位の回り（滴下部
位を中心とする略２０ｍｍφ程度の部位）を撫で回しな
がら自然酸化膜を液滴Ｓ2に溶かして取り込む。図６
（ａ）の符号８ａはこのようにして参照ウエハ８の表面
に形成された乾燥定着部である。

【００２９】以上の乾燥定着部８ａには、最終工程で用
意された治具６０に保持されている回収液滴Ｓ2が移さ
れて加熱乾燥される。即ち、この場合は、試料瓶置き台
４で待機していた治具６０が第２ロボット３０Ａを介し
参照ウエハ８の乾燥定着部８ａに移動された後、自動弁
８５ａ，８５ｃを閉じ、自動弁８５ｂ，８５ｄを開ける
と、治具６０の液溜６４に保持されていた液滴Ｓ2が該
乾燥定着部８ａのほぼ中央い滴下される。その後、治具
６０が第２ロボット３０Ａを介して試料瓶置き台４の対
応する試料瓶９に戻され、又、加熱乾燥手段５０が乾燥
定着部８ａに移動される。そして、加熱乾燥手段５０
は、図６の如く乾燥定着部８ａ上の液滴Ｓ2をカバー材
５２で覆った状態で、不活性ガスを通路５５からカバー
材５２内に噴射しながらランプ部５３の光で液滴Ｓ2を
加熱して乾燥痕Ｓ3に処理させる。乾燥後は、参照ウエ
ハ８が第１ロボット２０を介し参照ウエハカセット３の
元の位置に戻される。以上の操作を繰り返して行うこと
で、ウエハカセット２に入れられた測定対象のウエハ７
を順に前処理し、参照ウエハ８の対応する乾燥定着部８
ａに乾燥痕Ｓ3をウエハ７に応じた数だけ形成する。な
お、図６は模式化しているが、設計上は２００ｍｍ径の
参照ウエハの場合、乾燥定着部８ａ及び乾燥痕Ｓ3を順
に形成することにより、一枚の参照ウエハ８上に、最大
２５枚のウエハ７の乾燥痕Ｓ3を形成可能となる。予定
枚数のウエハ７を全て処理した後は、参照ウエハ８を測
定分析室に運んで、全反射Ｘ線蛍光分析装置により参照
ウエハ８上の各乾燥痕Ｓ3を分析して汚染度を測定する
ことになる。また、以上の形態では、参照ウエハ８を用
いたが、参照ウエハ８に代えて、撥水性膜を施したウエ
ハ又は撥水性平板の乾燥定着部に治具６０で吸引回収さ
れた液滴Ｓ2を乾燥させると、乾燥痕Ｓ3の広がりを抑え
てＸ線蛍光分析等の感度を高めることが可能となる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明のウエハ検査
前処理方法及び処理装置によれば、フッ酸液滴の親水流
動化作用を利用しているため、ウエハ表面の自然酸化膜
をより均一かつ容易に溶解してフッ酸液滴に取り込むこ
とができ、最終処理として行うフッ酸液滴でウエハ表面
を撫で回す操作を簡略化できる。このため、上記した従
来例よりも、ウエハの汚染検査に必要な前処理を短時間
でかつ自動化し易くして検査前処理操作を改善したり、
測定精度及び信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用したウエハ検査前処理装置の模
式配置図である。

【図２】 図１の装置のうちロボットアーム側の要部を
示す図である。

【図３】 図１の装置のうち治具、秤量容器、試料瓶置
き台を示す図である。

【図４】 本発明で利用するフッ酸液滴の親水流動化作
用の模式図である。

【図５】 上記治具の主な作動を示す断面図である。

【図６】 回収液滴を乾燥するときの要領を示す模式図
である。

【符号の説明】

１…作業室 ２…ウエハカセット（７はシリコンウエハ） ３…参照ウエハカセット（８は参照シリコンウエハ） ４，５…第１，第２試料瓶置き台 ６…フッ酸供給部 ９…試料瓶 ２０，３０Ａ，３０Ｂ…第１，第２，第３ロボット ３４…治具保持体 ４４…シリンダー機構（液滴下手段） ４０…液滴検出手段（４１はＣＣＤ撮像装置、４２は画
像処理部） ５０…乾燥手段（５１はスタンド、５２はランプ部） ６０…治具、６１は上部、６２は下部、６３はフラン
ジ、６４は液通路、６５は液溜、６６は凹状窪み部、６
７は小筒形突起） ７０…容器（７１，７２は第１と第２収容部） ７５…ロードセル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米谷 章 東京都千代田区神田神保町１丁目６番１号 日曹エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 加地 利光 東京都千代田区神田神保町１丁目６番１号 日曹エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 堀木 泰之 東京都千代田区神田神保町１丁目６番１号 日曹エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 西片 安勝 東京都千代田区神田神保町１丁目６番１号 エヌエスイー・テック株式会社内 (72)発明者 中澤 孝夫 東京都千代田区神田神保町１丁目６番１号 エヌエスイー・テック株式会社内 Ｆターム(参考） 2G052 AA13 AC13 AD12 AD22 AD46 CA04 CA40 FD10 GA19 GA24 HA19 JA07 JA09 4M106 AA01 BA12 CA29 DG03 DG20 DG26 DH55 DJ04

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコンウエハの表面にフッ酸を滴下
   し、該滴下された液滴中にシリコンウエハ表面の自然酸
   化膜を溶かして取り込み、前記シリコンウエハの汚染度
   測定用試料として回収する方法であって、 前記フッ酸液滴を前記シリコンウエハ表面上の一端側に
   滴下する滴下工程と、前記滴下された液滴がシリコンウ
   エハ表面の自然酸化膜に沿って広がると共に滴下位置と
   略反対の他端側に液滴として自然に集まる拡散・集液工
   程と、前記集まった液滴を検出する液検出工程と、前記
   検出された液滴を液滴用治具に捕捉する捕捉工程と、前
   記捕捉された液滴で前記シリコンウエハ表面を撫で回し
   た後に前記治具内に吸引して回収する回収工程とを経る
   ことを特徴とするウエハ検査前処理方法。
2. 【請求項２】 請求項１で回収された液滴を、参照用シ
   リコンウエハの表面に滴下して乾燥するウエハ検査前処
   理であって、 前記治具と同じか類似する治具を用い、前記参照用シリ
   コンウエハの選定された箇所にフッ酸を滴下し、該滴下
   した液滴で前記選定された箇所を中心とした表面部分を
   撫で回した後に該液滴を吸引除去して形成した参照用シ
   リコンウエハ表面の乾燥定着部に請求項１で回収された
   液滴を滴下するウエハ検査前処理方法。
3. 【請求項３】 前記参照用シリコンウエハ表面の異なる
   箇所に、前記フッ酸を滴下し、該滴下した液滴で表面部
   分を撫で回した後に該液滴を吸引除去することを繰り返
   して、参照用シリコンウエハ表面に複数の乾燥定着部を
   形成する請求項２に記載のウエハ検査前処理方法。
4. 【請求項４】 請求項１で吸引回収された液滴を、撥水
   性膜を形成したウエハ又は撥水性平板に滴下して乾燥す
   るウエハ検査前処理方法。
5. 【請求項５】 請求項１で吸引回収された液滴を、請求
   項２又は３で形成された参照用シリコンウエハの乾燥定
   着部或いは請求項４のウエハ又は撥水性平板に滴下した
   後、当該滴下部をカバー材で覆うと共に、前記カバー材
   内を不活性ガスで満たした状態で加温乾燥するウエハ検
   査前処理方法。
6. 【請求項６】 載置台上に保持されたシリコンウエハの
   表面にフッ酸を滴下し、該滴下された液滴中にシリコン
   ウエハ表面の自然酸化膜を溶かして取り込み、該液滴を
   前記シリコンウエハの汚染度測定用試料として回収する
   場合に用いられるものであって、 前記シリコンウエハ表面にフッ酸液滴を自動で滴下する
   液滴下手段と、前記滴下されてシリコンウエハ表面を移
   動した後の液滴の位置を検知する液滴検知手段と、前記
   検知された液滴を捕捉可能であると共に吸引して内部に
   捕集可能な治具とを少なくとも備え、 前記治具が記液滴検知手段の検知信号に基づき移動制御
   され、前記検知された液滴を捕捉し、該液滴でシリコン
   ウエハ表面を撫で回した後に該液滴を治具内に吸引捕集
   して回収可能にしたことを特徴とするウエハ検査前処理
   装置。
7. 【請求項７】 前記治具は上下に貫通した液通路及び該
   液通路の一部に設けられた液溜を有し、前記液滴下手段
   は前記治具の通路部及び液溜を介しフッ酸を吸引したり
   滴下可能にするシリンダー機構からなる請求項６に記載
   のウエハ検査前処理装置。
8. 【請求項８】 前記治具は、上部側が被チャック部に形
   成され、下部側が下端面に略凹状の窪み部を形成し、か
   つ、前記窪み部の略中央部に設けられた小筒形の突起を
   有している請求項６又は７に記載のウエハ検査前処理装
   置。
9. 【請求項９】 前記治具は、回収液滴用試料瓶の蓋を兼
   ねる外周形状に形成されている請求項８に記載のウエハ
   検査前処理装置。
10. 【請求項１０】 前記フッ酸の所要量を入れる第１収容
    部及び、該第１収容部からオーバフローされたフッ酸を
    入れる第２収容部を形成している容器と、前記容器の荷
    重を計測するロードセルとを有し、前記第１収容部のフ
    ッ酸を前記治具又は専用ノズルに吸引保持させる請求項
    ５から９の何かに記載のウエハ検査前処理装置。