JP2772361B2 - 超純水の水質評価方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体ウエハーの洗浄に用いる超純水の水質
評価方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体ウエハーの洗浄には、溶存電解質、溶存気体、
微粒子、コロイダル物質、高分子有機物などを可能な限
り除去した超純粋が用いられており、超純水の水質が半
導体ウエハーの収率（歩留まり）に可成りな影響を与え
るものとされている。従って、半導体ウエハーの洗浄に
用いる超純水としては、前記した不純物が全く含まれて
いないことが理想である。

これまでの超純水製造装置の改良・開発により不純物
量は飛躍的に低減化してきているが、それでも不純物を
全く含まない超純水は現在までのところ得られていない
のが実情である。

そのため、超純水中に含まれている不純物の量を正確
に測定する必要があるが、従来、超純水の水質の評価項
目としては、全有機体炭素（TOC）、微粒子数、生菌
数、抵抗率などが主に用いられている。そして、その量
は今やng/l〜pg/lと非常に少ないものになってきている
が、このような清澄な超純水中の不純物量を正確に測定
することは、最新の技術、分析機器を以ってしても不可
能であるか、あるいは不可能でないにしても非常に困難
なことである。

すなわち、上記の評価項目についての測定結果が同じ
である別な試験水としての超純水を用いて同一条件の半
導体ウエハーを洗浄した場合、半導体ウエハーの収率に
差が生ずることが経験的に判っているのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記したように、これまでの測定方法によっては、超
純水中に含まれている極微量の不純物を正確に測定する
ことができなかった。

そのため、半導体ウエハーの収率を予測することは不
可能に近く、半導体ウエハーの生産計画に誤差を生ずる
という不具合点があった。

そこで、本発明者らは極微量の不純物しか含まない超
純水の水質評価にあたり、これまでの技術、分析機器で
は差が全くでなかった超純水でも、差が明らかにでるよ
うにする水質評価方法を確立すべく鋭意研究を行った結
果、特定の測定基板を用い、この測定基板上に滴下した
超純水を蒸発乾燥させ、乾燥後に測定基板上に形成され
るウォーターマークに着目し、当該ウォーターマークを
三次元画像解析することにより不純物の量を体積として
正確に算出できることを見い出し本発明を完成するに到
ったものである。

従って、本発明の目的は従来の測定方法では検出でき
なかった超純水中の極微量の不純物量を極めて正確に算
出できるようになし、半導体ウエハーの収率の予測を可
能にした超純水の水質評価方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本発明の構成を詳述すれ
ば、第１請求項に係る発明は、極少量の超純水を測定基
板上に滴下した後、当該測定基板上の超純水を清浄雰囲
気中で乾燥させ、当該乾燥後に測定基板上に残るウォー
ターマーク（シミ）を三次元画像解析することにより超
純水中に含まれている不純物量を体積として算出するよ
うに構成したことを特徴とする超純水の水質評価方法で
ある。また、第２請求項記載の発明は、測定基板がサフ
ァイア板よりなる第１請求項記載の超純水の水質評価方
法であり，第３請求項記載の発明は、測定基板の表面に
貴金属蒸着が施されている第１請求項記載の超純水の水
質評価方法である。

すなわち、本発明方法は、表面を平滑状に仕上げた測
定基板上に極少量の試験水となる超純水を滴下し、清浄
雰囲気中で乾燥させ、乾燥後に残ったウォーターマーク
を三次元画像解析（光学顕微鏡とレーザーピックアップ
センサーを一体化した微細表面形状検査顕微鏡を用い、
機械的に走査しながらレーザーピックアップにより測定
された試料面の高さ方向のデーターをコンピューター処
理して三次元表示を行う解析手段）することにより超純
水中に含まれている極微量の不純物を算出する方法であ
り、本発明方法によった場合は、測定基板上の水滴を蒸
発乾燥させる際に、濃縮を伴い、高濃度に濃縮された不
純物を測定することができるものである。

解析にあたっては、たとえば、走査範囲:MAX100μｍ
×100μｍ、深さ方向分解能:10nm、測定レンジ:2μｍ、
ワーキングディスタンス:5mmの微細表面形状検査顕微鏡
（オリンパス光学工業製・ZP−101）を用い、測定基板
上に形成されるウォーターマーク上を所定間隔を保持し
て走査させ、ウォーターマークの各断面部分の体積を測
定し、それを積分することによって、不純物の量を全体
積として算出することができる。

なお、本発明の過程で、使用する測定基板の種類によ
ってウォーターマークの解析に難易の差が生ずることを
見い出した。すなわち、測定基板の種類によっては表面
上に薄膜状の物質を生成したり、粗さが大きかったり、
うねりがあったりするため解析が困難になることがあ
り、本発明者らによる実験の結果、測定基板としてはサ
ファイア基板が最適であることが判明した。

また、サファイア基板又はシリコン基板（ウエハー）
の表面に金、白金、銀の貴金属蒸着を施したものについ
ても、実験を行い、良好なる測定結果が確認されたが、
貴金属蒸着を施さなかったシリコン基板やSUS基板、ガ
ラス基板については測定基板として使用不可であること
が判った。

〔実施例〕

ｉ）TOC、微粒子数、生菌数、抵抗率などの評価項目の
測定結果が同一である水質の超純水を２種類用意し（サ
ンプルA,サンプルＢ）、それぞれをサファイア基板より
なる測定基板上に1ml滴下し、乾燥後形成されたウォー
ターマークを、前述した微細表面形状検査顕微鏡を用い
て三次元画像解析により不純物量を測定した。

なお、このときのTOCは15μgC/l、微粒子数は0.1μｍ
以上20コ/ml、生菌数0.01コ/ml以下、抵抗率18.1MΩcm
であった。その結果を表１に示すが、サンプルＡとサン
プルＢとで不純物量に明らかな差が認められた。

ii）測定基板として、サファイア基板、シリコン基板、
SUS基板、ガラス基板の４種類を用い、それぞれの表面
上に同一の超純水を同量づつ滴下して、清浄雰囲気中で
乾燥させ、乾燥後のウォーターマークを解析し、それぞ
れの基板の特性を判定した。

その結果を表２に示すが、薄膜状物質が生成されず、
粗さも密で良好であり、しかもうねりの存在も認められ
ないサファイア基板が総合判断として最良であることが
判った。また、シリコン基板の場合、粗さ、うねりにつ
いては前記サファイア基板の場合と同等程度であり、総
合判断として良の結果を得たが、薄膜状物質の生成が確
認され、基板からの反射光と干渉を起こすため、そのま
ゝでは解析ができないか、あるいは困難であり、貴金属
蒸着などの操作が別途に必要になることが判った。な
お、測定基板の表面が粗過ぎるとウォーターマークの高
さが表面の粗さ以下になるため解析ができない。また、
測定基板にうねりがあると基準高さ面を決めることがで
きないので同様に解析が不可能となることが判った。

iii）貴金属蒸着を施さないサファイア基板と、施した
サファイア基板、貴金属蒸着を施さないシリコン基板
と、施したシリコン基板、及びSUS基板、ガラス基板の
それぞれを用いて、前記サンプルＡの超純水を滴下し、
乾燥後形成されたウォーターマークのそれぞれを三次元
画像解析して不純物体積を測定した。その結果を表３に
示す。

表３によって明らかなように、サファイア基板につい
ては貴金属蒸着（金蒸着）の有無に拘らず良好な解析結
果が得られた。また、シリコン基板については貴金属蒸
着が施されている場合、良好なる解析結果が得られた
が、貴金属蒸着のなされていないシリコン基板について
は、SUS基板及びガラス基板の場合と同様、測定が不能
であった。

〔発明の効果〕 以上のように、本発明における超純水の水質評価方法
は、特定の測定基板上に極少量の超純水を滴下した後、
乾燥させ、当該乾燥後に残るウォーターマークを三次元
画像解析して超純水中に含まれている不純物量を体積に
て算出するようにしたものであり、従来の測定方法では
検出できなかった超純水中の極微量の不純物を体積とし
て極めて正確に算出することができ、半導体ウエハーの
収率を予測することも可能となるなどの効果を奏するも
のである。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】極少量の超純水を測定基板上に滴下した
   後、当該測定基板上の超純水を清浄雰囲気中で乾燥さ
   せ、当該乾燥後に測定基板上に残るウォーターマーク
   （シミ）を三次元画像解析することにより超純水中に含
   まれている不純物量を体積として算出するように構成し
   たことを特徴とする超純水の水質評価方法。
2. 【請求項２】測定基板がサファイア板よりなる第１請求
   項記載の超純水の水質評価方法。
3. 【請求項３】測定基板の表面に貴金属蒸着が施されてい
   る第１請求項記載の超純水の水質評価方法。