JP2005109292A - ウェーハ周辺部の被測定物を回収する方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 構造が簡単で、容易かつ安定した回収が可能なウェーハ周辺部の被測定物の回収方法および装置を提供する。
【解決手段】 ウェーハ１を水平に回転させながら、回収液保持台４上の液滴３にウェーハ周辺部１ａを接触させて、ウェーハ周辺部１ａに存在する被測定物を回収するので、従来のように、ウェーハを縦置きにして浸漬容器内の薬液にウェーハ周辺部を浸漬させるのではなく、ウェーハ１を横置きにして回収液保持台４上の液滴にウェーハ周辺部１ａを接触させることから、従来のように、薬液の汚染や、構造およびハンドリングの複雑化の問題がなく、構造が簡単で、容易かつ安定したウェーハ周辺部１ａの回収が可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウェーハ（基板）周辺部、特にウェーハの端面（ベベル）に存在する微量の金属不純物である被測定物を回収する方法および装置に関するものである。

従来から、シリコンウェーハ表面などに付着した微量の金属不純物、例えばアルミニウム、鉄、ニッケル、亜鉛など（被測定物）を分析する場合に、その前処理装置として例えば気相分解（ＶＰＤ；Vapor Phase Decomposition）装置を用いた回収装置が知られている。まず、気相分解装置により、ウェーハ表面にフッ化水素のような反応性ガスが導入されて、ウェーハ表面の酸化膜が溶解されるとともに被測定物が溶解され、その後乾燥されてウェーハ表面に保持される。そして、ウェーハ表面に滴下したフッ化水素酸溶液のような回収液の液滴を保持具で保持しながらウェーハ表面上で水平移動させて、ウェーハ表面に保持された被測定物が回収される。このウェーハ表面を回収する回収装置は、ウェーハを横置きにした横置き型である。

一方、ウェーハ周辺部、つまり、ウェーハの端面（ベベル）と端面近傍の表面および裏面を含むエッジ部分は、ウェーハのハンドリングに際して、搬送装置などにより汚染されやすく、ウェーハ表面とは別個に分析する必要性が高くなっている。

このウェーハ周辺部の被測定物を回収する装置として、ウェーハを回転体に垂直に保持し、垂直に回転させながら、ウェーハ周辺部の全周にわたって浸漬容器内の薬液に浸漬させて被測定物を回収する回収装置（方法）が知られている（例えば、特許文献１）。浸漬容器内の薬液にウェーハ周辺部の全周を浸漬させるために、ウェーハを縦置きにして回転させる縦置き型の回収装置（方法）としたものである。
特開平１１−２０４６０４号公報

しかし、上記縦置き型の回収装置では、以下の問題がある。すなわち、（ａ）薬液上部にウェーハチャック機構、回転機構などの機械部が存在しており、それが薬液を汚染させる原因となる。（ｂ）構造およびハンドリングが複雑となり、必要とされる薬液も多くなる。（ｃ）ウェーハ表面と周辺部の両方を回収する場合に、横置き型のウェーハ表面の回収装置と、縦置き型のウェーハ周辺部の回収装置を併置すると、装置が大型化する。（ｄ）縦置き型ではウェーハを垂直に回転させるので、ウェーハ落下の危険性がある。

本発明は、前記の問題点を解決して、構造が簡単で、容易かつ安定した回収が可能なウェーハ周辺部の被測定物の回収方法および装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明に係るウェーハ周辺部の被測定物の回収方法および装置は、ウェーハがウェーハ台により水平に回転可能に保持され、滴下した回収液の液滴が回収液保持台上で保持されて、ウェーハを水平に回転させながら、前記回収液保持台上の液滴にウェーハ周辺部を接触させて、ウェーハ周辺部に存在する被測定物を回収するものである。

この構成によれば、ウェーハを水平に回転させながら、回収液保持台上の液滴にウェーハ周辺部を接触させて、ウェーハ周辺部に存在する被測定物を回収するので、従来のように、ウェーハを縦置きにして浸漬容器内の薬液にウェーハ周辺部を浸漬させるのではなく、ウェーハを横置きにして回収液保持台上の液滴にウェーハ周辺部を接触させることから、従来のように、薬液の汚染や、構造およびハンドリングの複雑化の問題がなく、構造が簡単で、容易かつ安定したウェーハ周辺部の回収が可能となる。

好ましくは、前記回収液の液滴と接触するウェーハ周辺部の接触面積を変化させるように、回収液保持台をウェーハ台の方向へ移動させる。したがって、ウェーハの端面のみに存在する被測定物を分析する場合と、ウェーハの端面と端面近傍の表面および裏面に存在する被測定物を分析する場合の両方に対応することができる。また、好ましくは、この被測定物が金属不純物である。

好ましくは、前記回収液の液滴を前記回収液保持台との間で挟む保持具により保持する。したがって、回収液の液滴がウェーハ周辺部の回転力を受けても、より確実に動かないように保持できる。

好ましくは、ウェーハ表面に滴下した回収液の液滴をウェーハ表面との間で挟む保持具で保持しながらウェーハ表面上で移動させて、ウェーハ表面に存在する被測定物を回収する。したがって、ウェーハ表面と周辺部の両方を回収する場合に、ウェーハ周辺部の回収装置がウェーハ表面の回収装置と同様に横置き型となるので、装置が大型化することなく従来のウェーハ表面の回収装置と共用できる。

本発明に係る分析方法（分析システム）は、前記回収方法（装置）と、回収された被測定物を分析する、好ましくは蛍光Ｘ線分析法（装置）のような分析方法（装置）とを備えている。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るウェーハ周辺部１ａの被測定物の回収装置を示す構成図である。被測定物は例えばアルミニウム、鉄、ニッケル、亜鉛などの金属不純物である。本回収装置は、ウェーハ１を水平に保持するウェーハ台２、ウェーハ台２を水平に回転させる回転機構１２、滴下した回収液の液滴３を保持する回収液保持台４、および移動機構１４を備えている。

回収液は例えばフッ化水素酸溶液であり、例えば１００μリットル（０．１ｃｃ）の回収液が回収液保持台４上に滴下される。回収液保持台４は、例えばＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン、登録商標テフロン）のような疎水性材料からなり、回収液が滴下されると回収液保持台４上でその疎水性から液滴（液体粒子）３の状態となる。

前記移動機構１４は、前記回収液の液滴３に接触するウェーハ周辺部１ａの接触面積を変化させるように、例えば、回収液保持台４を、平面視で回収液保持台４の中心とウェーハ台２の中心を結ぶ直線上で、ウェーハ台２の方向へ移動させるものである。この移動機構１４により、ウェーハ周辺部１ａのうち、ウェーハ１の端面のみに存在する被測定物を分析する場合と、ウェーハ１の端面と端面近傍の表面および裏面に存在する被測定物を分析する場合（破線）の両方に対応することができる。なお、特に移動機構１４を設けることなく回収液保持台４を手動で移動させるようにしてもよい。

本回収装置は、ウェーハ１がウェーハ台２により水平に回転可能に保持され、滴下した回収液の液滴３が回収液保持台４上で保持されて、ウェーハ台２の回転機構１２によりウェーハ１を水平に回転させながら、回収液保持台４の移動機構１４により回収液の液滴３にウェーハ周辺部１ａを接触させて、ウェーハ周辺部１ａに存在する被測定物を回収するものである。

本発明にかかる分析システムは、図１の回収装置と、回収された被測定物を分析する例えば図４に示す全反射蛍光Ｘ線分析装置のような分析装置とを備えている。全反射蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線管２１からのＸ線を分光素子２２で単色化した１次Ｘ線Ｂ１を、微小な入射角α（例えば、0.05°〜0.20°程度）で被測定物に入射させ、被測定物から発生した蛍光Ｘ線Ｂ２の強度を検出器２３で検出させる。この検出値に基づいて被測定物の元素分析がなされる。

つぎに、この分析システムの動作について説明する。まず、図１の回収装置において、(1)ウェーハ１をウェーハ台２に水平にセットする。(2)回収液を回収液保持台４に滴下して液滴３を回収液保持台４上に保持する。 (3)回収液保持台４を移動機構１４で移動させて、回収液の液滴３にウェーハ周辺部１ａを接触させる。(4)ウェーハ台２を回転機構１２で回転させて、ウェーハ１を例えば１〜２回転させる。(5) ウェーハ周辺部１ａの被測定物が溶解した液滴３を例えばノズルで吸い上げて回収する。こうして、ウェーハ周辺部１ａの被測定物が回収される。

つぎに、(6)被測定物を回収後乾燥させてウェーハ１上に保持する。(7)この被測定物が保持されたウェーハ１を全反射蛍光Ｘ線分析装置に搬送して、被測定物を全反射蛍光Ｘ線分析する。なお、(6)において、被測定物を新たなウェーハ１上に保持するようにしてもよい。

これにより、本回収装置は、ウェーハ１を水平に回転させながら、回収液保持台４上の液滴３にウェーハ周辺部１ａを接触させて、ウェーハ周辺部１ａに存在する被測定物を回収するので、従来のように、ウェーハを縦置き型として浸漬容器内の薬液にウェーハ周辺部を浸漬させるのではなく、ウェーハ１を横置き型として回収液保持台４上の液滴にウェーハ周辺部１ａを接触させることから、従来の縦置き型のように、薬液の汚染や、構造およびハンドリングの複雑化の問題がなく、構造が簡単で、容易かつ安定したウェーハ周辺部１ａの回収が可能となる。

なお、図２のように、ウェーハ回転中、液滴３を回収液保持台４との間で挟むように保持する保持具５を設けてもよい。保持具５は例えばアーム７に取り付けられて、水平および上下方向に移動可能となっている。この保持具５は例えばＰＴＦＥ製のノズルからなり、回収液を滴下するとともに、その先端と回収液保持台４間で液滴３を保持する。したがって、ウェーハ回転中に、回収液の液滴３がウェーハ周辺部１ａの回転力を受けても、より確実にそのまま動かないように保持できる。

なお、この実施形態では、ウェーハ周辺部１ａを回収するのに、直ちに液滴３に接触させて回収させているが、気相分解が必要な場合には、ウェーハ周辺部１ａを気相分解した後に液滴３に接触させて回収する。

なお、この分析システムでは、回収された被測定物を全反射蛍光X線分析装置で分析しているが、これに限定されるものではなく、その他の蛍光X線分析装置でもよく、さらに、原子吸光分析装置などを用いてもよい。原子吸光分析装置を用いた場合、回収液を乾燥させることなくそのままで分析される。

図３は、他の実施形態に係るウェーハ１の被測定物の回収装置を示す構成図である。前記実施形態の回収装置はウェーハ周辺部１ａのみを回収する単独機能のものであったが、この回収装置は、ウェーハ周辺部１ａと表面１ｂの両方を回収するものであり、周知の横置き型であるウェーハ表面１ｂの被測定物の回収装置と、前記した横置き型のウェーハ周辺部１ａの被測定物の回収装置とを備えたものである。ウェーハ周辺部１ａの被測定物の回収装置の構成および動作は上述したと同様のものである。

ウェーハ表面１ｂの被測定物の回収装置は、ウェーハ１表面に滴下した回収液の液滴３を保持具５で保持しながらウェーハ表面１ｂ上で移動させて、ウェーハ表面１ｂに存在する被測定物を回収するものであり、気相分解装置および試料回収装置を備えている。気相分解装置は、ウェーハ表面１ｂに存在する被測定物またはウェーハ表面１ｂに形成された膜の表面もしくは膜中に存在する被測定物を図示しない分解室内でフッ化水素のような反応性ガスにより溶解後乾燥させてウェーハ表面１ｂに保持する。そして、試料回収装置は、保持具５からウェーハ１の外周近傍にフッ化水素酸溶液を滴下した液滴３を、ウェーハ１を水平に回転させながら、保持具５で保持しつつアーム７によりウェーハ１上で中心まで移動させて、前記ウェーハ表面１ｂに保持された被測定物を回収する。なお、回収液の滴下位置や保持具５の移動経路はこれに限定されない。

ウェーハ周辺部１ａの回収装置とウェーハ表面１ｂの回収装置は、ともにウェーハ１を横置きにした横置き型であり、ウェーハ台２、回転機構１２および／または保持具５（アーム７）を共用するものである。

これにより、ウェーハ周辺部１ａと表面１ｂの両方を回収する場合に、ウェーハ周辺部１ａの回収装置を従来のウェーハ表面１ｂの回収装置と同様に横置き型としたことにより、装置が大型化することなくウェーハ周辺部１ａの回収装置と従来のウェーハ表面１ｂの回収装置とを共用できる。

本発明の一実施形態に係るウェーハ周辺部の被測定物の回収装置を示す構成図である。 図１の回収装置の他例を示す概略構成図である。 他の実施形態に係るウェーハ周辺部の被測定物の回収装置を示す構成図である。 全反射蛍光X線分析装置を示す構成図である。

符号の説明

１：ウェーハ
１ａ：ウェーハ周辺部
１ｂ：ウェーハ表面
２：ウェーハ台
３：液滴
４：回収液保持台
５：保持具
１２：回転機構
１４：移動機構

Claims (14)

1. ウェーハをウェーハ台に水平に回転可能に保持する第１の工程と、滴下した回収液の液滴を回収液保持台上に保持する第２の工程と、前記回収液の液滴をウェーハ周辺部に接触させる第３の工程と、ウェーハを水平に回転させながら、ウェーハ周辺部に存在する被測定物を前記回収液の液滴に回収する第４の工程とを備えた回収方法。
2. 請求項１において、前記第３の工程は、前記回収液の液滴とウェーハ周辺部との接触に際して、前記回収液の液滴と接触するウェーハ周辺部の接触面積を変化させるように、回収液保持台をウェーハ台の方向へ移動させるものである回収方法。
3. 請求項１において、被測定物が金属不純物である回収方法。
4. 請求項１において、前記第２の工程は、前記回収液の液滴を前記回収液保持台との間で挟む保持具により保持するものである回収方法。
5. 請求項４において、さらに、ウェーハ表面に滴下した回収液の液滴をウェーハ表面との間で挟む保持具で保持しながらウェーハ表面上で移動させて、ウェーハ表面に存在する被測定物を回収する工程を備えた回収方法。
6. 請求項１から５の回収方法のいずれかにより回収された被測定物を分析する分析方法。
7. 請求項６において、被測定物を蛍光Ｘ線分析法で分析する分析方法。
8. ウェーハを水平に回転可能に保持するウェーハ台と、滴下した回収液の液滴を台上で保持する回収液保持台とを備え、
   ウェーハを水平に回転させながら、前記回収液保持台上の回収液の液滴にウェーハ周辺部を接触させて、ウェーハ周辺部に存在する被測定物を回収する回収装置。
9. 請求項８において、さらに、前記回収液の液滴と接触するウェーハ周辺部の接触面積を変化させるように、回収液保持台をウェーハ台の方向へ移動させる移動機構を備えた回収装置。
10. 請求項８において、被測定物が金属不純物である回収装置。
11. 請求項８において、さらに、前記回収液の液滴を前記回収液保持台との間で挟むように保持する保持具を備えている回収装置。
12. 請求項１１において、ウェーハ表面に滴下した回収液の液滴をウェーハ表面との間で挟む保持具で保持しながらウェーハ表面上で移動させて、ウェーハ表面に存在する被測定物を回収する回収装置。
13. 請求項８から１２のいずれかに記載の回収装置と、回収された被測定物を分析する分析装置とを備えた分析システム。
14. 請求項１３において、分析装置が蛍光Ｘ線分析装置である分析システム。

Images