JP2003344243A - ウエハ検査前処理方法及び処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分析精度を向上し、装置の小型化や制御の簡
略化等も可能にする。 【解決手段】 検査対象であるシリコンウエハＷの表面
にフッ酸を滴下する液滴下工程と、前記滴下された液滴
に前記シリコンウエハ表面の自然酸化膜等を溶かして取
り込む集液工程と、前記取り込んだ液滴を汚染度測定用
試料として当該シリコンウエハから回収する回収工程と
を経るウエハ検査前処理方法において、前記液滴下工程
で使用されるフッ酸を容器から吸引し、前記シリコンウ
エハ表面に滴下するノズルと、該滴下された液滴を捉え
て当該シリコンウエハ表面をスキャンするノズルと、該
スキャン後の液滴を分析試料用として吸引回収するノズ
ルとを同じ共通ノズル２を使用して、当該共通ノズル２
を、ノズル保持・移動機構４により支持した状態で前記
各工程に自動移送し、かつ検査対象のシリコンウエハ毎
に新たな共通ノズルと交換することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体シリコンウ
エハ（以下、ウエハと略称）の汚染検査のうち、特に全
反射蛍光Ｘ線分析や誘導結合プラズマ質量分析（以下、
ＩＣＰ−ＭＳと略称）の分析試料を作成するに好適なウ
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、ウエハ製造過程におけ
る汚染防止が高品質化する上で重要な課題であり、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。金属汚染検査のうち、ＩＣ
Ｐ−ＭＳでは、検査対象であるウエハの表面に形成され
る自然酸化膜をフッ酸（蒸気や液滴等）と反応させて溶
解し汚染度測定用試料として回収する。全反射蛍光Ｘ線
分析方法では、前記溶解したり回収したものを更にウエ
ハ（検査対象ウエハ又は参照ウエハ）表面上に集めたり
滴下して乾燥させ、該乾燥痕にＸ線を照射し、不純物が
発するピークを解析し金属汚染度合を検査する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】最近は上記した分析精
度として、例えば、従来の１０^１２atom・s／ｃｍ^２レベ
ルから１０^８atom・s／ｃｍ^２レベルまで要求される様に
なり、精度向上に不可欠となるウエハ検査前処理方法及
び装置の改良も行われている。この装置としては、精度
安定や処理の迅速化と共に、ウエハの大型化、例えば３
００ｍｍが主流になりウエハの取り扱いも容易ではない
ため自動化したものも知られている。

【０００４】しかし、従来処理方法及び装置は次の様な
点で未だ満足できなかった。即ち、 ・従来方式では、例えば、検査対象であるウエハ表面に
フッ酸を滴下する滴下ノズル、滴下した液滴を捉えてウ
エハ表面上をスキャンするスキャンノズルと、スキャン
後の液滴を回収する回収ノズルとをそれぞれ独立したノ
ズルで行うため装置が複雑かつ大きくなる。 ・従来方式では、仮に、前記スキャンノズル及び回収ノ
ズルを共通にして小型化を図っても、精度維持上、ウエ
ハ毎に当該ノズルを洗浄（ノズルに洗浄水を吸引 ・吐出する操作を繰り返し行う）しなくてはならないた
め煩雑・大型化することに加え、洗浄不完全に起因する
相互汚染（クロスコンタミネーション）や当該ノズルへ
の薬品・浸透汚染の虞がある。 ・前記スキャンノズル（回収ノズルと共通化した態様も
含む）は、ウエハ表面とノズルとの間で表面張力にて維
持されている液滴を拘束する。該液滴の拘束制御は、ウ
エハ表面とノズル間の距離（隙間）が略０．１〜０．５
ｍｍ程度と微小であることから、ウエハ毎に調整せず予
め決められた値に設定していた。ところが、実際には、
各ウエハの厚さ寸法（１／１００ｍｍ単位の誤差）及び
酸化膜厚にも微小な差があるため、前記距離についても
対象ウエハ毎に調整することが好ましいと言えるが、従
来方式ではその様にウエハ毎にウエハ厚さ寸法の差等ま
で含め当該ノズルを位置調整するという考え方がなく、
当該ノズルを着脱方式で保持するノズル保持機構からも
簡単には実現できない。従来のノズル保持機構は、ロボ
ット側のノズルアームに対し機械的に着脱するものが多
く、機械的な動きに起因した摺動塵等の不純物が発生し
たり経時変化による寸法及び精度低下が生じ易い。

【０００５】本出願人らは、これまでも特願２００１−
２６６６５３号に例示されるウエハ検査前処理装置等を
開発してきたが、本発明はそれを更に前記した観点から
改良工夫したものである。第１の目的は、前記したクロ
スコンタミネーションや薬品・浸透汚染の虞をなくして
分析精度を向上し、同時に、装置の小型化等も可能にす
ることにある。第２の目的は、ノズルを支持して各工程
又は各処理部へ自動移送する態様として、ノズル保持・
移動機構（ロボット側のノズルアーム）を上下及び水平
回転だけの動きで実現して機構部及び制御の簡略化を実
現することにある。第３の目的は、機械的な動きに起因
した不純物発生や経時変化による精度低下要因を極力な
くすことにある。他の目的は以下の内容の中で明らかに
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するものであり、各発明を図面の例により特定すると
以下の通りである。なお、請求項１と３の発明はＩＣＰ
−ＭＳを想定し、請求項２と４の発明は全反射蛍光Ｘ線
分析を想定している。 ・請求項１の発明は、検査対象であるシリコンウエハＷ
の表面にフッ酸を滴下する液滴下工程と、前記滴下され
た液滴に前記シリコンウエハ表面の自然酸化膜等を溶か
して取り込む集液工程と、前記取り込んだ液滴を汚染度
測定用試料として当該シリコンウエハから回収する回収
工程とを経るウエハ検査前処理方法において、前記液滴
下工程で使用されるフッ酸を容器から吸引し、前記シリ
コンウエハ表面に滴下するノズルと、該滴下された液滴
を捉えて当該シリコンウエハ表面をスキャンするノズル
と、該スキャン後の液滴を分析試料用として吸引回収す
るノズルとを同じ共通ノズル２を使用して、当該共通ノ
ズル２を、ノズル保持・移動機構４により支持した状態
で前記各工程に自動移送し、かつ検査対象のシリコンウ
エハ毎に新たな共通ノズルと交換することを特徴として
いる。 ・請求項２の発明は、検査対象であるシリコンウエハＷ
の表面にフッ酸を滴下する液滴下工程と、前記滴下され
た液滴に前記シリコンウエハ表面の自然酸化膜等を溶か
して取り込む集液工程と、前記取り込んだ液滴を当該シ
リコンウエハから回収して参照ウエハＷ1の表面に滴下
する回収滴下工程とを経て、汚染度分析試料用乾燥痕Ｓ
として処理するウエハ検査前処理方法において、前記液
滴下工程で使用されるフッ酸を容器から吸引し、前記シ
リコンウエハ表面に滴下するノズルと、該滴下された液
滴を捉えて当該シリコンウエハ表面をスキャンするノズ
ルと、該スキャン後の液滴を吸引回収して前記参照ウエ
ハ上まで移送し滴下するノズルとを同じ共通ノズル２を
使用して、当該共通ノズル２を、ノズル保持・移動機構
４により支持した状態で前記各工程に自動移送し、かつ
検査対象のシリコンウエハ毎に新たな共通ノズルと交換
することを特徴としている。 ・請求項３の発明は、請求項１のウエハ検査前処理方法
に用いられて、前記シリコンウエハＷを着脱かつ回転可
能に支持するウエハ保持部５と、前記共通ノズル２の複
数個を収容したノズル供給部６と、前記フッ酸を収容し
た容器７１及び計量計７２を有して前記共通ノズル２に
吸引される吸引液量を計測可能な薬液供給部７と、前記
ウエハ保持部５とノズル供給部６及び薬液供給部７の内
側に配設されて、前記ノズル保持・移動機構４を構成し
前記共通ノズル２を着脱可能に支持して前記ノズル供給
部６、薬液供給部７、ウエハ保持部５の間を移送制御可
能なノズルアーム３とを備えているウエハ検査前処理装
置１である。 ・請求項４の発明は、請求項２のウエハ検査前処理方法
に用いられて、前記シリコンウエハＷを着脱かつ回転可
能に支持するウエハ保持部５と、前記共通ノズル２の複
数個を収容したノズル供給部６と、前記フッ酸を収容し
た容器７１及び計量計７２を有して前記共通ノズル２に
吸引される吸引液量を計測可能な薬液供給部７と、前記
参照ウエハＷ1上に滴下した液滴を乾燥可能な真空乾燥
部８と、前記ウエハ保持部５とノズル供給部６及び薬液
供給部７並びに真空乾燥部８の内側に配設されて、前記
ノズル保持・移動機構４を構成し前記共通ノズル２を着
脱可能に支持して前記ノズル供給部６、薬液供給部７、
ウエハ保持部５、真空乾燥部８の間を移動制御可能なノ
ズルアーム３とを備えているウエハ検査前処理装置１で
ある。

【０００７】以上の各発明では、例えば、処理室に投入
される検査対象であるウエハ枚数と同数の共通ノズルが
用いられ、ウエハ毎に新たなものと交換される。構成特
徴は、従来の滴下ノズルとスキャンノズルと回収ノズ
ル、又は、滴下ノズルとスキャン兼用回収ノズルとを同
じ１個の共通ノズル２にて、当該共通ノズル２をノズル
保持・移動機構４により支持した状態を維持して各工程
又は各部６，７，５，８間を自動移送することにより、
上記したクロスコンタミネーションや薬品・浸透汚染の
虞をなくして分析精度を向上できるよう工夫した点にあ
る。これにより、各発明は、従来のごとく処理室に設け
られるノズル洗浄部を省略可能にし、単一のノズル保持
・移動機構でよくなるため装置の小型化と簡素化が図ら
れ、制御の簡素化及び高速処理も実現し易くなる、等の
利点を具備できる。

【０００８】各装置特有の利点としては、上記に加え
て、例えば、ノズル保持・移動機構４の周囲付近にノズ
ル供給部６、薬液供給部７、ウエハ保持部５、真空乾燥
部８が配設されているためノズルアーム３の動きを少な
くして高速処理と共に機構部に生じ易い不純物発生も抑
えることができる。

【０００９】ここで、本発明のフッ酸は、目的の自然酸
化膜等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滴
量含有したものも含まれる。本発明のシリコンウエハ
は、シリコン系のウエハという程度の意味で使用してお
り、要は素材構成としてシリコンを含有しているウエハ
であればよい。本発明の参照ウエハは、検査処理対象の
ウエハと同じか類似するウエハの場合に表面の自然酸化
膜を除去したもの、高純度な撥水性膜を形成したウエハ
又は撥水性平板の何れであってもよい。

【００１０】以上の各発明装置は請求項５〜８の様に具
体化されることが好ましい。即ち、 ・請求項５では、前記ノズル保持・移動機構４が前記ノ
ズルアーム３を上下及び水平回転だけの動きで前記共通
ノズル２の位置を全て調整可能であることにより、ノズ
ル保持・移動機構及びその制御の簡素化と共に装置作動
の信頼性も向上する。 ・請求項６では、前記ノズルアーム３側に設けられた孔
３２ａに対し、上下動自 在に配置され、かつ任意の上下位置で固定支持可能にな
っている共通ノズル用のノズルホルダ２５を有している
ことにより、上記したスキャンで重要となるウエハ表面
と共通ノズル間の距離（隙間）調整として、段落００１
９に記載した簡単な操作にて個々のウエハの厚さ寸法等
の誤差を含めて当該共通ノズル２の位置調整を容易に実
現できるようにする。 ・請求項７では、前記ノズルアーム３に着脱可能に組み
付けられて、ノズルアームの回転により前記共通ノズル
２を同軸線上に受け入れて外部からの吸引機構３６によ
り着脱可能であると共に、前記吸引機構３６の非作動時
に共通ノズル２の落下を防止可能なノズルホルダ２５を
有していることにより、ノズルホルダ２５に保持された
共通ノズル２が吸引機構３６の故障等により不用意に落
下してウエハＷを損傷する虞等を解消できる。 ・請求項８では、前記ノズル供給部６が前記共通ノズル
２同士を段差６６を持って支持可能な保持体６７及び該
保持体６７を可動するスライド機構６０又は回転機構を
有することにより、前記したノズルアーム３が上下及び
水平回転だけの動きで保持体６７にある所定位置の共通
ノズル２を支持したり、該共通ノズル２を元の所定位置
に戻すことを容易に実現可能にする。なお、形態例は、
スライド機構６０の例であるが回転機構でもよい。該回
転機構の場合は、例えば、保持体が下側を大円板状、そ
の上に小円板状を設けるという様に複数の段差を付けた
形態にされ、各段差面に複数の共通ノズル２を略同心円
状に配置することになる。 ・請求項９では、前記共通ノズル２が上下に貫通した吸
引孔２１及び上側の径大頭部２２を有し、前記ノズルホ
ルダ２５が前記径大頭部２２を間に受け入れ可能な対の
脚部２８及び該脚部２８の下内側に突出して脚部同士の
間に入れた径大頭部２２を落下不能にする掛止め部２８
ａを有していることにより、ノズルホルダ２５にノズル
落下防止機能を簡単に付与できるようにする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した実施の形
態について図面を参照して説明する。但し、本発明は、
この形態により何ら制約されるものではない。図１は形
態のウエハ検査前処理装置の外観と模式配置図である。
図２は前記装置のノズル保持・移動機構を示す模式構成
図である。図３は前記ノズル保持・移動機構を構成して
いるノズルアームを分解した模式構成図である。図４は
図２のＡ−Ａ線に略対応して示す前記ノズルアームに対
するノズルホルダの作動図であり、同（ａ）は非拘束状
態を示し、同（ｂ）は拘束状態を示している。図５
（ａ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図に相当し、図５
（ｂ）は図４（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図に相当する作動説
明図である。図６は図２のＡ−Ａ線に略対応して示す前
記ノズルホルダに対するノズルの作動図であり、同
（ａ）は例えばノズル供給部からノズルを保持する際の
初期状態を示し、同（ｂ）は例えば吸引機構が停止した
ときノズルが落下しない状態を示している。図７はウエ
ハ保持部を示す模式構成図、図８は真空乾燥部を示す模
式構成図である。図９（ａ）はノズル供給部及び保持体
を示す模式構成図、同（ｂ）は前記ノズルホルダでノズ
ルを受け取ったり受け渡すときの状態を示す作動説明図
である。図１０（ａ）は薬液供給部を、図１０（ｂ）は
ウエハ保持部をそれぞれ示す模式作動図である。

【００１２】以下の説明では、装置の全体構造及び要部
構造を作動と共に説明した後、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。

【００１３】（全体構造）図１において、ウエハ検査前
処理装置１は、左図のごとく略矩形立体形にユニット化
されている。内部は、左側の室１Ａと、略中間に位置す
る室１Ｂと、右側の室１Ｃと、手前側の室１Ｄとを有
し、各室が自動開閉用シャッター８ａ，８ｂ，８ｃ等に
より区画されている。なお、実際には、シャッター８ａ
が図の手前側と後側とに２分割されている。室１Ａは本
発明を適用したメインの処理室である。ここには、共通
ノズル（以下、ノズルと略称）２を着脱するノズルアー
ム３を有したノズル保持・移動機構４と、ウエハＷを回
転するウエハ保持部５と、ノズル２を収容したノズル供
給部６と、ノズル２にフッ酸を計量吸引させる薬液供給
部７と、液滴Ｓを乾燥させる真空乾燥部８とが設置さ
れ、又、手前外側には操作用制御パネル９が設けられて
いる。これに対し、室１Ｄには、検査対象の多数のウエ
ハＷを収容したウエハカセット１０が出し入れされると
共に、室内にあるカセット台に保持される。この例で
は、径３００ｍｍのウエハＷを想定しているが、実際に
は３００ｍｍと２００ｍｍに対応した２個のウエハカセ
ットが出し入れされる。室１Ｃには、ＶＰＤ部１１が設
けられ、検査対象のウエハＷが室１ＤからＶＰＤ部１１
に移送されて予備処理される。即ち、ＶＰＤ部１１で
は、ウエハＷがチャンバー室にセットされ、チャンバー
室を不活性ガスで置換した後、フッ素ガス等を供給して
ウエハＷの表面に形成されている自然酸化膜と反応させ
る。この予備処理により、ウエハ表面には超微小な液滴
が表面全体に生成される。但し、この予備処理は省略さ
れたり変更されることもある。室１Ｂには、多軸（この
例では３軸）構成のロボット１２等が設置されている。
ロボット１２は、先端軸に装着されてウエハＷを着脱す
るハンド１３を有し、例えば、室１ＤからウエハＷを室
１ＣのＶＰＤ部１１に移送したり、ＶＰＤ部１１から予
備処理後のウエハＷを室１Ａのウエハ保持部５に移送し
たり、ウエハ保持部５から処理済みのウエハＷを室１Ｄ
のウエハカセット１０に戻す。なお、図１は後述するウ
エハ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
うち真空乾燥部８が省略される。

【００１４】（要部構造）次に、本発明に不可欠なノズ
ル２及びそのノズル保持・移動機構４と、ウエハ保持部
５と、ノズル供給部６と、薬液供給部７と、真空乾燥部
８の細部を説明する。ここで、ノズル保持・移動機構４
は、ノズル供給部６、薬液供給部７、ウエハ保持部５、
真空乾燥部８の間、つまり本発明方法の液滴下工程と、
集液工程、回収工程、又は、液滴下工程と、集液工程、
回収工程、真空乾燥工程にノズル２を自動移送する。ノ
ズル供給部６は、検査対象のウエハＷ毎にノズル２を支
持したり戻す箇所である。薬液供給部７は、ノズル２に
フッ酸を計量吸引する箇所である。ウエハ保持部５は、
ウエハＷの表面（上表面）に液滴Ｓを滴下してスキャン
する箇所である。真空乾燥部８は、スキャン後に吸引さ
れた液滴Ｓを参照ウエハＷ1上に滴下し乾燥させる箇所
である。そして、前記室１Ａには、各作業部であるノズ
ル供給部６、薬液供給部７、ウエハ保持部５、真空乾燥
部８がノズル保持・移動機構４を囲むように配設されて
いる。

【００１５】（ノズル及びノズルホルダ）このノズル２
は、図３や図５のごとく上下に貫通された吸引孔２１
と、上側を最大径にした径大頭部２２と、下側を小径に
した先端部２３とを有している。吸引孔２１は、上側が
径大孔２１ａ、下側が径小孔２１ｂに形成されて、液適
用フッ酸が径小孔２１ａから径大孔２１ｂの途中まで吸
引される小さな内径に設定されている。径大頭部２２と
先端部２３の間には、径大頭部２２より小さな鍔部２４
が上下略中間位置に設けられている。先端部２３の下端
面には、径小孔２１ａと同心に周設された逃溝２３ａが
設けられている。この逃溝２３ａは、図１０（ｂ）のご
とく液滴Ｓを先端面で押さえたとき、該液滴Ｓの一部を
逃がす溝である。

【００１６】以上のノズル２は、ノズルアーム３に対し
ノズルホルダ２５側の吸引機構３６を介し着脱される。
該ノズルホルダ２５は、上側の被把持部２６と、被把持
部２６に設けられて上下に貫通した２つの吸引孔２７
ａ，２７ｂと、被把持部２６から下設された対の脚部２
８とを有している。吸引孔２７ａは、略中心に位置し、
ノズル２１の径大孔２１ａと連通可能であり、又、吸引
機構３８と接続される。吸引孔２７ｂは、吸引孔２７ａ
から偏心した位置に設けられ、吸引機構３６と接続され
る。被把持部２６には、上周囲部分に径大となったフラ
ンジ部２９が設けられている。この下端面には、吸引孔
２７ｂと交わるよう円形溝２６ａが形成されている。両
脚部２８は、ノズル２の径大頭部２２が間に自在に挿入
される間隔を保って設けられ、又、脚下内面に突設され
た掛止め部２８ａを有している。従って、ノズルホルダ
２５は、径大頭部２２を水平（横）方向から両脚部２８
の間に出入り自在であり、径大頭部２２が図６（ａ）の
ごとく両脚部２８内で非保持状態となって自重によって
下移動すると、同（ｂ）のごとく掛止め部２８ａに当た
ってノズル２を落下不能にする。また、吸引機構３６及
び吸引機構３８は、真空吸引部３７ａ，３９ａから自動
圧力弁３７ｂ，３９ｂ等を介して対応する吸引孔２７ａ
や吸引孔２７ａを吸引する。このため、ノズル２は、吸
引機構３６の作動によりノズルホルダ２５（被把持部２
６の下端面）に対し吸引孔２７ｂ及び円形溝２６ａを介
し所定の吸引力で装着される。該装着状態では、吸引孔
２７ａ及び吸引孔２１が連通されて、フッ酸を吸引した
り押し出して滴下可能となる。この状態は、吸引機構３
６をオフにする以外にも故障等によって解除される。仮
に、故障等で解除されてもノズル２は掛止め部２８ａの
落下防止作用によりノズルホルダ２５から落ちない。な
お、各部材は、不純物発生の虞を極力避けるためノズル
２及びノズルホルダ２５だけではなく、次に述べるノズ
ルアーム３及びチャック材３５を含め全て樹脂製品であ
る。

【００１７】（ノズル保持・移動機構及びその作動）こ
のノズル保持・移動機構４は、ノズル２を支持するノズ
ルアーム３を有し、該ノズルアーム３を上下及び水平回
転駆動する構造であればよい。この例では、図２〜図４
に示されるごとくノズルホルダ２５がノズルアーム３に
対しチャック材３５及びシリンダ機構３３を介し着脱さ
れ、又、ノズルアーム３がシャフト４１に結合された状
態でノズル保持・移動機構４の機構部を介し上下又は回
転駆動される。

【００１８】ノズルアーム３は、基端３０ａをシャフト
４１（の上端）に結合し、先端３０ｂ側に組み付けられ
たチャック材３５と、略中間片側に付設されたシリンダ
機構３３とを有している。即ち、先端３１ｂは、厚さ方
向の中間部分を欠如した空洞部３２と、空洞部３２の上
下に位置する部分３１ａ，３１ｂに貫通形成した同軸か
つ同形の通し孔と、部分３１ａ，３１ｂの片側部分を欠
如した欠如部３２ｂと、部分３１ａ，３１ｂの（欠如部
３２ｂと反対側に位置する）片側部分に設けられた軸孔
３２ｃとを有している。前記通し孔は、左右方向に長い
長方形の逃げ用孔部分に対し、一部が重なるように円弧
形の支持用孔部分３２ａを形成した状態となっている。
チャック材３５は、空洞部３２の上下寸法より若干小さ
い板厚で概略コ形をなしている本体３６と、この一端に
位置して本体３６と同じ厚さになっている軸孔３７ａ付
きの部分３７と、他端に位置して本体３６より厚くした
連結孔３８ａ付きの部分３８とを有している。本体３６
のうち、両端付近の内側には円弧状の支持用当接面３６
ａが設けられている。そして、このチャック材３５は、
先端３１ｂに対し、本体３６及び部分３７が空洞部３２
に差し込まれ、軸孔３２ｃ及び軸孔３７ａに挿入される
軸ピン３９等を介し回動自在に組み付けられる。その
後、部分３８は、欠如部３２ｂに配置されて、シリンダ
機構３３と連携される。即ち、シリンダ機構３３は、例
えば、ピストン式の駆動部３４ａと、駆動部３４ａで２
位置に切り換えられるロッド３４ｂとからなる。駆動部
３４ａは、ノズルアーム３の左右略中間部に設けられた
切欠部３０ｃに取り付けられる。ロッド３４ｂは、ノズ
ルアーム３の片側に設けられた溝部に沿って配置され、
細くなった先端がチャック材３５の連結孔３８ａに止め
具３４ｃ等を介し結合される。

【００１９】以上の構造では、ノズルホルダ２５が孔部
分３２ａに上から挿入されると、図４（ａ）及び図５
（ａ）のごとくフランジ部２９が先端３０ｂの上面に当
たって抜け止めされる。この状態は、シリンダ機構３３
がオフであり、ノズルホルダ２５の被把持部２６が孔部
分３２ａ及び当接面３６ａにより拘束されていない（以
下、非支持状態と略称）。この非支持状態から、シリン
ダ機構３３がオンされると、図４（ｂ）及び図５（ｂ）
のごとくロッド３４ｂが突出し、チャック材３５が軸ピ
ン３９を支点として回転される。ノズルホルダ２５は、
そのチャック材３５の回転により被把持部２６が孔部分
３２ａ及び当接面３６ａの間に挟み込まれて拘束される
（以下、支持状態と略称）。このような作動切り換え方
式は、上記したウエハ表面とノズル２との間の距離（隙
間）調整として、各ウエハＷの厚さ寸法等の誤差を含め
てノズル２の位置調整を容易に実現可能にする。これ
は、例えば、図５（ａ）のように非支持状態でノズルア
ーム３を下降してノズル２をウエハＷに一旦当接（当接
すると、ノズルホルダ２５及びノズル２はノズルアーム
３に対し相対的に上へ動く）してから、同（ｂ）のごと
くシリンダ機構３３をオンして支持状態に切り換える。
その後、ノズルアーム３（ノズル２）を前記距離（隙
間）、つまり該距離として設計上決められた寸法だけノ
ズルアーム３を上昇移動することにより、ノズルアーム
３に支持されたノズル２の基準出しが行えるからであ
る。この作動は、ノズル２がノズルホルダ２５に支持さ
れた状態で、ノズルアーム３に対しノズルホルダ２５を
上下動自在に配置（非支持状態）し、かつ、チャック材
３５等によって図５（ａ）の位置に限らず、同（ｂ）の
例のごとく若干上方へずれた任意の位置でノズルホルダ
２５を支持状態（動かなく固定された状態）にできるよ
う構成することにより実現できた。以下の説明では、こ
の操作を「ノズルの基準位置だし」と称する。

【００２０】これに対し、ノズル保持・移動機構４にお
ける機構部は、シャフト４１を高精度（１／１００ｍｍ
単位）に上下及び水平回転駆動する構造であればよい。
この例では、図２のごとくハウジング４０等に内蔵又は
内設されており、前記したシャフト４１が孔４０ａから
下に挿通された箇所に対応して設けられている。構造的
には、固定ブラケット４２に対し軸受４７ａ，４７ｂ等
を介し上下で軸支されているスクリュ棒４６と、スクリ
ュ棒４６の回転によりねじ送りされてシャフト４１を上
下動する連結機構４５と、スクリュ棒４６に対応して設
けられて回転等を検出するセンサ４９ａ，４９ｂと、水
平回転用サーボモータ４３及び減速機構４４と、上下動
用サーボモータ４８とを備えている。そして、作動的に
は、サーボモータ４８の回転などによりシャフト４１を
高精度に上下動し、又、シャフト４１の下端側に作動連
結されたサーボモータ４３及び減速機構４４などにより
シャフト４１を任意の高さ位置で回転駆動する。符号４
８ａは、スクリュ棒４６の下端と結合されたサーボモー
タ４８側の出力軸である。該出力軸４８ａは前記軸受４
７ｂで支持されている。このような機構部は細部的に種
々変更可能である。

【００２１】（ウエハ保持部及びその作動）このウエハ
保持部５は、ウエハＷを支持板５２にに水平保持し、か
つ回転制御できる構造であればよい。この例では、図７
のごとくベース５０に固定された筒ガイド５１と、筒ガ
イド５１を介しベース５０上に突出配置されて上端に支
持板５２を装着している筒形シャフト５３と、シャフト
５３を回転駆動する不図示の駆動部と、支持板５２に載
せられたウエハＷを着脱する真空吸引部５５ａ及び自動
開閉弁５５ｂ等からなる吸引機構５４とを有している。

【００２２】従って、このウエハ保持部５では、図１０
（ｂ）の如く支持板５２に保持したウエハＷ上にノズル
２からフッ酸溶液を滴下して、ウエハＷ上に表面張力に
より液滴Ｓを形成する。該液滴Ｓは、ノズルアーム３を
下降してノズル２の先端で捉えられ、ノズル２の先端と
ウエハＷとの間に拘束される。そして、前記駆動部を作
動させてウエハＷを回転し、同時に、ノズルアーム３
（ノズル２）を所定角だけ回転しながらスキャンする。
具体的には、例えば、ノズルアーム３（ノズル２）をウ
エハ中心より外周、及びウエハ外周から中心まで回転移
動する全面スキャン、ウエハ外周又は特定箇所から所定
範囲だけ回転移動する部分スキャンで行う。このスキャ
ンにより、前記液滴Ｓには、ウエハ表面に形成されてい
た自然酸化膜が完全に溶かし込まれて該液滴に取り込ま
れる。その後、前記液滴Ｓは、吸引機構５４の作動によ
り前記ノズル２内に吸引回収される。そして、全反射Ｘ
線蛍光分析等を目的とする場合には前記ノズル２が真空
乾燥部８へ移送される。ＩＣＰ−ＭＳ等を目的とする場
合はノズル供給部６へ移送される。

【００２３】（ノズル供給部及びその作動）このノズル
供給部６は、図１及び図９のごとくスライド機構６０
と、複数のノズル２を収容してスライド機構６０により
動かされる保持体６７とからなる。スライド機構６０
は、ベース６１に設けられた開口部６１ａと対応して配
置され、ベース６１側に固定されて開口部６１ａを塞い
でいる水平板６２ａ及び水平板６２ａの左右又は前後端
に位置し互いに対向している対の垂直板６２ｂと、水平
板６２ａ上に固定されて対のレール用溝６３ａを形成し
ているレール部材６３と、各溝６３ａに摺動自在に嵌合
している略コ形の摺動部材６４と、両垂直板６２ａに回
転可能に支持されたスクリュ棒６５と、スクリュ棒６５
を回転する駆動部６６と、スクリュ棒６５の回転により
ねじ送りされると共に摺動部材６４の両端側と結合した
不図示の連結具などを有している。そして、この構造で
は、保持体６７が摺動部材６４上に固定された規制突起
６８ａ付きの板材６８に着脱可能に載せられ、駆動部６
６のモータ作動により溝６３ａに沿って摺動される。

【００２４】保持体６７は、図９（ａ）のごとく上側が
幅方向に段差、この例では３段６７ａ，６７ｂ，６７ｃ
に形成された雛壇構成からなる。各段６７ａ〜６７ｃに
は、複数の有底穴６９が設けられ、該各有底穴６９に試
料瓶５５がセットされている。試料瓶５６は、上開口し
た小円筒形容器であり、前記ノズル２の下側を入れる
と、同（ｂ）のごとく上開口を鍔部２４で閉じた状態で
ノズル２を保持する。なお、各試料瓶５６、有底穴６
９、ノズル２には必要に応じて番号が刻印される。そし
て、各有底穴６９には、ノズル２が試料瓶５５に保持さ
れた状態でセットされる。

【００２５】従って、以上のノズル供給部６では、ノズ
ル２同士を段差６６を持って保持体６７に支持すると共
に、保持体６７をスライド機構６０により可動できるこ
とから、前記したノズルアーム３が上下及び水平回転だ
けの動きで保持体６７側の各ノズル２を支持したり、ノ
ズル２を元の所定位置に戻すことが可能になる。これ
は、図９（ｂ）のごとくノズルアーム３が水平回転しな
がら、所定高さのノズル２に近づき両脚部２８の間に径
大頭部２２を入れ、必要に応じノズルアーム３を若干下
降しつつ吸引機構３６を作動すればノズル２をチャック
できること、同じ高さにある次のノズル２をチャックす
る際に保持体６７をスライド機構６０により前回の位置
まで動かすことができるからである。なお、この変形例
としては、段落００１０で述べた段差付き円状保持体
と、該保持体を回転するインデックステーブルなどの回
転機構とで構成しても同じ作動を実現できる。

【００２６】（薬液供給部及びその作動）この薬液供給
部７は、図１０（ａ）のごとくフッ酸を入れた容器６１
及び計量計６２などで構成されている。そして、この例
では、ノズル２が下降されて、先端部２３が容器６１の
液面下に挿入された状態で吸引機構３８の作動により吸
引孔２１にフッ酸を定量吸引する。この吸引量は、吸引
機構３８側の制御により一定となるよう調整していた
が、吸引量が微量なこと、吸引力等の変動要因により設
計値からずれることもある。このため、この構造では、
従来の制御方式に加えて、ノズル２が実際に吸引した量
を計量計６２で計測し不図示の制御部で設計値からのず
れを算出し、例えば、吸引不良として吸引操作をやり直
したり、最終分析値の補正等に反映できるようにしてい
る。

【００２７】（真空乾燥部及びその作動）この真空乾燥
部８は、参照ウエハＷ1を着脱可能に保持した状態で回
転可能であると共に、参照ウエハＷ1上に滴下されるス
キャン後の液滴を真空状態で加熱して分析試料用乾燥痕
として作成できる構造であればよい。この例では、図８
のごとくベース８０に設けられたブロック８１上に配置
されて、参照ウエハＷ1を回転及び上下動可能に保持す
る支持板８２と、支持板８２を上から覆って内部の空気
を吸引排気可能な蓋体８７とを備えている。ヒータ８３
等の加熱機構は、支持板８２及び／又はブロック８１に
添設され、ヒータ８３等が外部電源で通電されると支持
板８２上に保持される参照ウエハＷ1を加熱する。ま
た、支持板８２の駆動機構は、筒ガイド８５を介しブロ
ック８１上に突出配置されて上端に支持板８２を結合し
ているシャフト８６と、該シャフト８６をガイドする固
定ブラケット８４側のアーム８４ａ及びガイド機構８４
ｂと、シャフト８６を駆動する不図示の回転及び上下動
用モータ等と、支持板８２に載せられた参照ウエハＷ1
を着脱する真空吸引部５８ａや自動開閉弁５８ｂ等から
なる吸引機構５７とを有している。これに対し、蓋体８
７は、概略ハット状をなし、中央に突設された突起８７
ａを利用して図示しない上下動機構のアーム８８に連結
保持され、図８の上下方向に移動可能に配設されてい
る。また、蓋体８７には、突起８７ａ付近に真空吸引部
５８ａ及び自動開閉弁５８ｂ等からなる吸引機構５７が
接続されている。

【００２８】以上の構造では、ウエハ保持部５から回収
される液滴が参照ウエハＷ1上に滴下（ウエハＷの指定
の位置に滴下）されると、蓋体８７が支持板８２まで下
降されて参照ウエハＷ1を支持板８２との間で密封し、
該密封された室内を吸引機構５９の作動により所定の真
空度に保つ。また、作業要領は次の通りである。複数枚
のウエハＷから回収される各液滴は、参照ウエハＷ1上
を回転することにより参照ウエハＷ1の指定位置に滴下
される。予定数の液滴が滴下された後は、支持板８２と
蓋体８７とで区画される室内を形成する。該室内は、吸
引機構５９の作動により所定の真空度に保たれる。そし
て、参照ウエハＷ1上の各液滴は、前記加熱機構を作動
することにより真空状態（減圧状態と同じ）で加熱処理
される。すると、各液滴は、汚染度分析試料用乾燥痕と
して作成される。

【００２９】（検査前処理方法）次に、以上のウエハ検
査前処理装置１を用いて、検査対象であるウエハＷを検
査前処理する要領を述べる。この検査前処理方法では、
ＩＣＰ−ＭＳ等で測定分析する場合と、Ｘ線蛍光分析等
で測定分析する場合とで多少異なる。以下の説明では、
図１において、検査対象のウエハＷとして、上記したよ
うにロボット１２によりＶＰＤ部１１から予備処理後の
ウエハＷを室１Ａのウエハ保持部５に移送した後の処理
手順について述べる。

【００３０】（ＩＣＰ−ＭＳ等を目的として行う場合）
この検査前処理方法では、ノズル供給部６においてノズ
ルアーム３にノズル２を支持するノズルセット工程と、
ウエハ保持部５において検査対象のウエハＷに応じて上
記したノズル２の基準位置だしを行うノズル基準調整工
程と、薬液供給部７においてノズル２に計量吸引するノ
ズル液吸引工程と、ウエハ保持部５においてノズル２か
らウエハＷの表面にフッ酸を滴下する液滴下工程と、ウ
エハ保持部５において前記滴下された液滴をノズル２で
捉えて、上記したスキャンによりウエハ表面の自然酸化
膜等を溶かして取り込む集液工程と、前記取り込んだ液
滴をノズル２で当該ウエハＷから吸引回収する回収工程
と、回収工程を終えたノズル２をノズル供給部６の保持
体６７に戻す最終工程とを経ることにより、当該ウエハ
Ｗの汚染度測定用試料を作成する。検査対象である次の
ウエハＷも同様な操作で処理される。処理済みのウエハ
Ｗは、ロボット１２によりウエハ保持部５から室１Ｄの
ウエハカセット１０に戻す。各部５〜８の具体的な作業
（作動）は、上記した各部５〜８などの箇所で述べたの
で省略する。なお、以上の各工程は次のように変更する
こともある。検査対象のウエハ（複数のウエハ）が厚さ
寸法として超高精度で安定している場合は、前記ノズル
基準調整工程を省略することである。また、最終工程で
は回収工程で使用したノズル２を当初の保持体６７でな
く、回収専用の保持体に戻すことである。

【００３１】（全反射蛍光Ｘ線分析等を目的として行う
場合）この検査前処理方法では、ノズル供給部６におい
てノズルアーム３にノズル２を支持するノズルセット工
程と、ウエハ保持部５において検査対象のウエハＷに応
じて上記したノズル２の基準位置だしを行うノズル基準
調整工程と、薬液供給部７においてノズル２に計量吸引
するノズル液吸引工程と、ウエハ保持部５においてノズ
ル２からウエハＷの表面にフッ酸を滴下する液滴下工程
と、ウエハ保持部５において前記滴下された液滴をノズ
ル２で捉えて、上記したスキャンによりウエハ表面の自
然酸化膜等を溶かして取り込む集液工程と、前記取り込
んだ液滴をノズル２で当該ウエハＷから回収した後、真
空乾燥部８において該ノズル２の回収液滴を参照ウエハ
Ｗ1の表面に滴下する回収滴下工程とを経ることによ
り、当該ウエハＷの汚染度分析試料用乾燥痕として作成
する。以上の各工程でも上記の変更点などが同様に当て
はまる。

【００３２】

【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では、ウエハ表面の自然酸化膜
等をより効率的かつ高精度に分析試料として回収した
り、汚染度分析試料用乾燥痕として処理できる。このた
め、本発明は、従来方式で問題となる上記クロスコンタ
ミネーションや薬品・浸透汚染の虞を解消でき、装置の
小型化等も実現できる。また、ノズル保持・移動機構
（のノズルアーム）を上下及び水平回転だけの動きで実
現して機構部及び制御の簡略化を達成でき、設備費等を
低減できる。更に、機械的な動きに起因した不純物発生
や経時変化による精度低下要因をなくして、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の装置のうちノズル駆動部を示す模式作
動図である。

【図３】 前記ノズル駆動部のノズルアームを示す分解
模式図である。

【図４】 前記ノズルアームにおけるノズルホルダの作
動を示す図である。

【図５】 図４に対応した断面を示す作動図である。

【図６】 前記ノズルホルダに対するノズルの支持態様
を示す図である。

【図７】 図１のウエハ保持部を示す模式構成図であ
る。

【図８】 図１の液滴真空乾燥部を示す模式構成図であ
る。

【図９】 図１のノズル供給部を示す模式構成図であ
る。

【図１０】 図１の薬液供給部とウエハ保持部を示す模
式作動図である。

【符号の説明】

１…ウエハ検査前処理装置（１Ａは本発明を適用したメ
インの室） ２…ノズル（本発明の共通ノズル、２１は吸引孔、２２
は径大頭部） ３…ノズルアーム（３２ａは孔部分又は孔、３５はチャ
ック材） ４…ノズル保持・移動機構 ５…ウエハ保持部（５２は支持板） ６…ノズル供給部（６０はスライド機構、６７は保持
体） ７…薬液供給部（６１は容器、６２計量計） ８…真空乾燥部（８３はヒータ、８７は蓋体） ２５…ノズルホルダ（２８は脚部、２８ａは掛止め部） ３６，３８，５４，５７，５９…吸引機構 Ｗ…ウエハ Ｓ…液滴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 建至 千葉県船橋市上山町２−285−67 (72)発明者 大月 和文 埼玉県入間市野田351−１−２−403 (72)発明者 今村 工 千葉県柏市逆井１−８−２−305 Ｆターム(参考） 2G052 AA13 AB01 AB26 AB27 AD26 AD46 AD52 CA03 CA08 CA19 CA21 CA23 CA24 CA28 CA32 CA45 EB01 EB11 FD18 GA19 GA24 HA03 HB04 HB08 HB09 JA01 JA03 JA07 JA08 JA09 JA11 JA16 4M106 AA01 AA13 BA20 CB01 CB30 DH34 DH55 5F043 AA02 AA31 BB22 EE27 EE29 EE33 EE36

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象であるシリコンウエハの表面に
   フッ酸を滴下する液滴下工程と、前記滴下された液滴に
   前記シリコンウエハ表面の自然酸化膜等を溶かして取り
   込む集液工程と、前記取り込んだ液滴を汚染度測定用試
   料として当該シリコンウエハから回収する回収工程とを
   経るウエハ検査前処理方法において、 前記液滴下工程で使用されるフッ酸を容器から吸引し、
   前記シリコンウエハ表面に滴下するノズルと、該滴下さ
   れた液滴を捉えて当該シリコンウエハ表面をスキャンす
   るノズルと、該スキャン後の液滴を分析試料用として吸
   引回収するノズルとを同じ共通ノズルを使用して、当該
   共通ノズルを、ノズル保持・移動機構により支持した状
   態で前記各工程に自動移送し、かつ検査対象のシリコン
   ウエハ毎に新たな共通ノズルと交換することを特徴とす
   るウエハ検査前処理方法。
2. 【請求項２】 検査対象であるシリコンウエハの表面に
   フッ酸を滴下する液滴下工程と、前記滴下された液滴に
   前記シリコンウエハ表面の自然酸化膜等を溶かして取り
   込む集液工程と、前記取り込んだ液滴を当該シリコンウ
   エハから回収して参照ウエハの表面に滴下する回収滴下
   工程とを経て、汚染度分析試料用乾燥痕として処理する
   ウエハ検査前処理方法において、 前記液滴下工程で使用されるフッ酸を容器から吸引し、
   前記シリコンウエハ表面に滴下するノズルと、該滴下さ
   れた液滴を捉えて当該シリコンウエハ表面をスキャンす
   るノズルと、該スキャン後の液滴を吸引回収して前記参
   照ウエハ上まで移送し滴下するノズルとを同じ共通ノズ
   ルを使用して、当該共通ノズルを、ノズル保持・移動機
   構により支持した状態で前記各工程に自動移送し、かつ
   検査対象のシリコンウエハ毎に新たな共通ノズルと交換
   することを特徴とするウエハ検査前処理方法。
3. 【請求項３】 請求項１のウエハ検査前処理方法に用い
   られて、 前記シリコンウエハを着脱かつ回転可能に支持するウエ
   ハ保持部と、 前記共通ノズルの複数個を収容したノズル供給部と、 前記フッ酸を収容した容器及び計量計を有して前記共通
   ノズルに吸引される吸引液量を計測可能な薬液供給部
   と、 前記ウエハ保持部とノズル供給部及び薬液供給部の内側
   に配設されて、前記ノズル保持・移動機構を構成し前記
   共通ノズルを着脱可能に支持して前記ノズル供給部、薬
   液供給部、ウエハ保持部の間を移送制御可能なノズルア
   ームとを備えたことを特徴とするウエハ検査前処理装
   置。
4. 【請求項４】 請求項２のウエハ検査前処理方法に用い
   られて、 前記シリコンウエハを着脱かつ回転可能に支持するウエ
   ハ保持部と、 前記共通ノズルの複数個を収容したノズル供給部と、 前記フッ酸を収容した容器及び計量計を有して前記共通
   ノズルに吸引される吸引液量を計測可能な薬液供給部
   と、 前記参照ウエハ上に滴下した液滴を乾燥可能な真空乾燥
   部と、 前記ウエハ保持部とノズル供給部及び薬液供給部並びに
   真空乾燥部の内側に配設されて、前記ノズル保持・移動
   機構を構成し前記共通ノズルを着脱可能に支持して前記
   ノズル供給部、薬液供給部、ウエハ保持部、真空乾燥部
   の間を移動制御可能なノズルアームとを備えたことを特
   徴とするウエハ検査前処理装置。
5. 【請求項５】 前記ノズル保持・移動機構は、前記ノズ
   ルアームを上下及び水平回転だけの動きで前記共通ノズ
   ルの位置を全て調整可能である請求項３又は４に記載の
   ウエハ検査前処理装置。
6. 【請求項６】 前記ノズルアーム側に設けられた孔に対
   し、上下動自在に配置され、かつ任意の上下位置で固定
   支持可能になっている共通ノズル用のノズルホルダを有
   している請求項３から５の何れかに記載のウエハ検査前
   処理装置。
7. 【請求項７】 前記ノズルアームに組み付けられて、該
   ノズルアームの回転により前記共通ノズルを同軸線上に
   受け入れて外部からの吸引機構により着脱可能であると
   共に、前記吸引機構の非作動時に共通ノズルの落下を防
   止可能なノズルホルダを有している請求項３から５の何
   れかに記載のウエハ検査前処理装置。
8. 【請求項８】 前記ノズル供給部は、前記共通ノズル同
   士を段差を持って支持可能な保持体及び該保持体を可動
   するスライド機構又は回転機構を有している請求項３か
   ら７の何れかに記載のウエハ検査前処理装置。
9. 【請求項９】 前記共通ノズルが上下に貫通した吸引孔
   及び上側の径大頭部を有し、前記ノズルホルダが前記径
   大頭部を間に受け入れ可能な対の脚部及び該脚部の下内
   側に突出して脚部同士の間に入れた径大頭部を落下不能
   にする掛止め部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。