JP2937173B2

JP2937173B2 - 半導体ウェーハからのパーティクル発生個数測定方法

Info

Publication number: JP2937173B2
Application number: JP25134397A
Authority: JP
Inventors: 誠高岡; 直人楯
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 1997-09-01
Filing date: 1997-09-01
Publication date: 1999-08-23
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JPH1092890A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハの
品質評価方法に関し、詳しくは、半導体ウェーハの取扱
い時にこれから発生するパーティクルの個数を、定量的
に測定する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハでは、その製造工程中に
おける周辺部の欠けによって発生するパーティクル（微
粒子）の発生個数を低減させることが重要な課題となっ
ている。その理由は、パーティクルが半導体ウェーハの面上に付着すると、
そこに凹凸が形成され、フォトリソグラフィーにおいて
フォトマスクが半導体ウェーハ上に密着せず、その隙間
において生じる光の干渉により微細なフォトレジストエ
ッチングができない、パーティクルの付着により生じた凹凸のある表面に酸
化膜を形成した場合に、酸化膜の表面にも凹凸が生じ、
この部分に蒸着により形成されたアルミニウム配線が断
線してしまう、といった問題が生じるからである。

【０００３】ところで従来、半導体装置の製造において
は、トランジスタの直列抵抗の低減や素子分離を行うた
めに基板上にエピタキシャル成長がよく行われる。この
場合、基板（ウェーハ）からパーティクルが発生し、こ
れが基板の表面に付着しているときには、異常エピタキ
シャル成長、例えば突起状成長が発生する問題があっ
た。このため従来、半導体ウェーハの品質を評価する場
合には一般に、ウェーハ表面にレーザー光を当てて、パ
ーティクルによる散乱光を測定することにより、ウェー
ハの表面に付着したパーティクルの個数を測定してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
パーティクル個数測定方法は、既にウェーハ表面に付着
したパーティクルの個数を測定するものではあるが、多
数枚のウェーハをバスケットに収納して搬送するなどの
ウェーハ取扱い時に（ウェーハの周辺部が何らかの部材
に摺動または衝突したときに）、ウェーハからどの程度
のパーティクルが発生するかを測定するものではなかっ
た。したがって本発明の目的は、半導体ウェーハの取扱
い時にウェーハ周辺部から発生するパーティクルの個数
を定量的に測定する方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体ウェ
ーハからのパーティクル発生個数測定方法は、半導体ウ
ェーハをバスケットに収納して搬送するなどのウェーハ
取扱い時に、ウェーハの周辺部が何らかの部材に摺動ま
たは衝突したときに、ウェーハからどの程度のパーティ
クルが発生するかを測定する方法であって、試料の半導
体ウェーハをバスケットに、がたつきが生じないように
収納し、該バスケットを容器内に、該容器内で動かない
ように収納するとともに、該容器に定量の溶媒を貯留
し、所定の振幅、振動数および振動時間の加振条件下で
試料ウェーハを前記容器および前記バスケットと一体で
振動させることにより、試料ウェーハから発生したパー
ティクルが前記溶媒中に分散した分散液を得、次いで、
前記分散液試料にレーザー光を入射させ、前記分散液中
のパーティクルによる散乱光を検出することにより、パ
ーティクル発生個数を定量的に測定することを特徴とす
る。

【０００６】このように本発明の測定方法は、ウェーハ
周辺部の機械的強度測定法ともいえるものであって、鏡
面ウェーハが移送される際、または鏡面ウェーハが最終
洗浄工程においてウェーハ容器のスリットのＶ字型また
はＵ字型凹部に装填された場合、もしくはその後にこの
状態で振動した場合に、ウェーハからその破片としての
パーティクルがどの程度発生するかを定量的に測定でき
るものである。

【０００７】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。実施例１図１は石英バスケットを収納するための容器の構造を示
す断面図、図２はナノサイズパーティクルアナライザー
の概要構造を示す斜視図である。

【０００８】まず、図１に示すように半導体ウェーハＷ
（以下ウェーハＷという）を石英バスケット７内にがた
つきが生じないように収納する。そのため石英バスケッ
ト７内に、ウェーハＷの外周部が嵌り込む断面Ｖ字型ま
たはＵ字型のスリット８を形成しておき、ウェーハＷを
その周辺部の４点で固定する。次に、石英バスケット７
を蓋つきのパイレックス容器９内に入れる。パイレック
ス容器９内で石英バスケット７が動かないように、両者
の間にはテフロンのピン等をつめて固定する。次に、パ
イレックス容器９の蓋９ａ側から定量の溶媒１０を入
れ、蓋９ａをしめて遮閉する。溶媒１０としては例え
ば、純水が使用される。

【０００９】加振条件としては振幅、振動数および振動
時間が予め決められる。以上の加振条件により、パイレ
ックス容器９を図１の矢印ＡおよびＢ方向に振動させ
る。ウェーハＷから生じたパーティクルは、上記振動操
作により溶媒１０内に混入・分散される。パーティクル
発生個数の測定は、前記分散液にレーザー光を入射さ
せ、パーティクルによる散乱光を検出することにより行
う。このような原理に基づきパーティクル発生個数を定
量的に測定する装置としては、例えば、ナノサイズパー
ティクルアナライザーが使用される。このナノサイズパ
ーティクルアナライザー１１の基本的構造としては、図
２に示すようなものが一例として挙げられる。

【００１０】ここで純水中に分散したパーティクルは、
ウェーハＷの端部特に面取り部と、石英バスケット７の
スリット８の斜面との接触または摺動によって発生した
もので、半導体集積回路の製造工程における、パーティ
クルが特に発生しやすい石英容器によるウェーハの取扱
い状況を再現したものである。また、必ずしもこのよう
な容器が用いられなかったとしても、パーティクルの発
生は起こり得るものであると考えられるので、図１，２
の方法は有効なパーティクル測定法となる。

【００１１】図２のナノサイズパーティクルアナライザ
ー１１はアルゴンレーザーによる９０°側方散乱光検出
方式を測定原理とし、受光素子として微弱光検出用光電
子増倍管を用いて、インライン方式の連続計測を行うも
のであり、可測粒子径０．０７μｍ以上、可測粒子濃度
６万個／ｍｌ以下のものである。

【００１２】検出セル１２内にはパーティクル１４を分
散した溶媒１０（水）の分散液１５（液試料）が液取入
れ管１６より導入され、液排出管１７により排出され
て、液試料はこの検出セル１２内を旋回循環する。アル
ゴンガスレーザー１３のレーザー光は楕円光束形成光学
系１８とプリズム１９を通過した後に、集光レンズ２０
で集光され、検出セル１２内に入射させる。ここで、レ
ーザー光はパーティクルにあたらないで透過する透過光
と、パーティクルにあたって散乱された散乱光とに分か
れる。ここでは、入射光と９０°の角度の方向の散乱光
を受光レンズ２１、マスク２２のスリット２３を通過さ
せ、光電子増倍管２４にて光を検知すると共に電気量に
変換し、これをＣＲＴディスプレイに表示させたり、自
動記録装置により記録したりしてデータを取ることによ
りパーティクルの個数を計測するものである。

【００１３】次に、上記測定方法の実験例を記載する。実験例１周辺部の加工状態が異なる２種類のウェーハ試料，
をそれぞれ複数枚作製した。これらの試料はいずれも直
径６インチ、板厚ｔが６２５μｍで、主表面を鏡面研磨
したものである。試料の断面形状は図３に示すとおり
で、半導体ウェーハ１の周辺部に砥石により半径Ｒが約
１／２ｔの円弧状面取り部２を形成した後、回転定盤の
上に貼付された研磨布上に、サブミクロンのシリカ微粒
子からなる研磨砥粒を分散したアルカリ性の水溶液を滴
下しながら、鏡面加工圧を最大５００ｇｆ／ｃｍ²とし
て前記研磨布でウェーハ表面を鏡面研磨することによっ
て、最大面粗さ（Ｒｍａｘ）０．５μｍ以下の鏡面面取
り部を、鏡面主表面３１の端部３１ａから円弧状傾斜面
２ａに沿って５００μｍ以上の範囲に形成した。試料
では、面取り部に上記鏡面研磨を施さなかったこと以外
は、試料と同一にした。最大面粗さ（Ｒｍａｘ）は、
接触式面粗さ計として“ペルテン社製、Ｆ型式：Ｓ６
Ｐ、使用針：先端６０°、２μｍＲ”を使用して測定し
た。

【００１４】試料の複数枚を石英バスケット７に入
れ、このバスケット７をパイレックス容器９に不動状態
に収納した後、容器９に約３リットルの純水を導入し
た。加振条件としては振幅４０ｍｍ、振動数２．７Ｈ
ｚ、振動時間２５分を設定した。以上の器具・操作によ
り得たパーティクル含有純水を、神鋼ファウドラー製の
ナノライザーＬＰＣ−１０により測定した。次いで、試
料の複数枚について、試料と同一の要領でパーティ
クル発生個数を測定した。

【００１５】その結果、円弧状面取り部について鏡面加
工を施さなかった試料からのパーティクル発生個数を
１×１０⁸個とすると、試料からのパーティクル発生
個数は、約１×１０⁷〜５．０×１０⁷個で、試料の
１／２以下であった。以上のように、円弧状の面取り部
２を形成し、更にこの面取り部２の所定範囲にわたっ
て、最大面粗さ（Ｒｍａｘ）０．５μｍ以下の鏡面加工
を施すことにより面取り部表面の凹凸が著しく低下し、
このため該面取り部表面の欠けに起因するパーティクル
の発生個数が、従来ウェーハの場合に比べて半減するこ
とが判った。

【００１６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明は、
半導体ウェーハをバスケットに収納して搬送するなどの
ウェーハ取扱い時に、ウェーハの周辺部が何らかの部材
に摺動または衝突したときに、ウェーハからどの程度の
パーティクルが発生するかを測定する方法であって、試
料の半導体ウェーハをバスケットに、がたつきが生じな
いように収納し、該バスケットを容器内に、該容器内で
動かないように収納するとともに、該容器に定量の溶媒
を貯留し、所定の振幅、振動数および振動時間の加振条
件下で試料ウェーハを前記容器および前記バスケットと
一体で振動させることにより、試料ウェーハから発生し
たパーティクルが前記溶媒中に分散した分散液を得、次
いで、前記分散液試料にレーザー光を入射させ、前記分
散液中のパーティクルによる散乱光を検出することによ
り、パーティクル発生個数を定量的に測定することを特
徴とするものである。したがって、本発明によれば、半
導体ウェーハの取扱い時にウェーハ周辺部から発生する
パーティクルの個数を、非常に簡単な操作で定量的に測
定することができ、半導体ウェーハの品位のランク付け
を行うことが可能となる。また、本発明のパーティクル
発生個数測定方法によってパーティクルが発生しないウ
ェーハであれば、このウェーハからは、半導体集積回路
素子製造工程のいかなる工程においても、実用的な意味
でパーティクルが発生しないことを保証できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る容器の概略構造を示す断
面図である。

【図２】本発明の実施例に係るナノサイズパーティクル
アナライザーの構成を示す斜視図である。

【図３】本発明の実験例に供したウェーハ試料の周辺
部形状を示す断面図である。

【符号の説明】

１半導体ウェーハ２面取り部２ａ円弧状傾斜面７石英バスケット８スリット９パイレックス容器９ａ蓋１０溶媒１１ナノサイズパーティクルアナライザー１２検出セル１３アルゴンガスレーザー１４パーティクル１５分散液１６液取入れ管１７液排出管１８楕円光束形成光学系１９プリズム２０集光レンズ２１受光レンズ２２マスク２３スリット２４光電子増倍管３１鏡面主表面３１ａ端部Ｗ半導体ウェーハ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウェーハの周辺部が何らかの部材
に摺動または衝突したときに、ウェーハからどの程度の
パーティクルが発生するかを測定する方法であって、試
料の半導体ウェーハをバスケットに、がたつきが生じな
いように収納し、該バスケットを容器内に、該容器内で
動かないように収納するとともに、該容器に定量の溶媒
を貯留し、所定の振幅、振動数および振動時間の加振条
件下で試料ウェーハを前記容器および前記バスケットと
一体で振動させることにより、試料ウェーハから発生し
たパーティクルが前記溶媒中に分散した分散液を得、次
いで、前記分散液試料にレーザー光を入射させ、前記分
散液中のパーティクルによる散乱光を検出することによ
り、パーティクル発生個数を定量的に測定することを特
徴とする半導体ウェーハからのパーティクル発生個数測
定方法。