JP2982936B2 - パーティクル数測定装置 - Google Patents
パーティクル数測定装置Info
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- JP2982936B2 JP2982936B2 JP5295409A JP29540993A JP2982936B2 JP 2982936 B2 JP2982936 B2 JP 2982936B2 JP 5295409 A JP5295409 A JP 5295409A JP 29540993 A JP29540993 A JP 29540993A JP 2982936 B2 JP2982936 B2 JP 2982936B2
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- particle counter
- particle
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はシリコンウェーハ上に付
着したパーティクル数の測定に関するものである。
着したパーティクル数の測定に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスに使用されるシリコンウ
ェーハ上にパーティクルが付着すると、半導体デバイス
作製時にパターン切れなどを引き起してしまう。特に最
先端のデバイス（64M DRAM）のパターン幅は 0.3μｍと
非常に微細であるため、このようなパターン形成時には
0.1μｍのパーティクルの存在でもパターン切れ等異常
を引き起こし、デバイス製造時の歩留りを著しく低下さ
せてしまうのである。従って、シリコンウェーハ上に付
着するパーティクルは極力減少させなければならない。
ェーハ上にパーティクルが付着すると、半導体デバイス
作製時にパターン切れなどを引き起してしまう。特に最
先端のデバイス（64M DRAM）のパターン幅は 0.3μｍと
非常に微細であるため、このようなパターン形成時には
0.1μｍのパーティクルの存在でもパターン切れ等異常
を引き起こし、デバイス製造時の歩留りを著しく低下さ
せてしまうのである。従って、シリコンウェーハ上に付
着するパーティクルは極力減少させなければならない。
【０００３】このためシリコンウエ−ハ製造工程では、
パ−ティクルカウンタ−を使用してパ−ティクルの厳重
な管理（発生源の究明、洗浄効果のチェック、クリ−ン
ル−ムのレベル管理、最終製品の出荷前検査等）が行わ
れている。
パ−ティクルカウンタ−を使用してパ−ティクルの厳重
な管理（発生源の究明、洗浄効果のチェック、クリ−ン
ル−ムのレベル管理、最終製品の出荷前検査等）が行わ
れている。
【０００４】従来のパーティクルカウンターの測定方式
は、例えばウェーハに10〜 100μｍ程度のレーザースポ
ットを照射し、ウェーハ表面上のパーティクルによる微
弱な散乱光を、多数の光ファイバや積分球で有効に集光
し、光電素子で電気信号に変換するというものである。
従って、従来のパ−ティクルカウンタ−はウェーハ表面
での光の散乱が起った点（以下、輝点という）の数をカ
ウントしているのである。
は、例えばウェーハに10〜 100μｍ程度のレーザースポ
ットを照射し、ウェーハ表面上のパーティクルによる微
弱な散乱光を、多数の光ファイバや積分球で有効に集光
し、光電素子で電気信号に変換するというものである。
従って、従来のパ−ティクルカウンタ−はウェーハ表面
での光の散乱が起った点（以下、輝点という）の数をカ
ウントしているのである。
【０００５】一方、シリコン単結晶成長中には微細な結
晶欠陥が発生し、結晶冷却中に消滅しないでそのままシ
リコンウェーハ中に残存する。シリコンウェ−ハをパー
ティクル除去のため一般に行われるアンモニア水（ＮＨ
4 ＯＨ）と過酸化水素水（Ｈ2 Ｏ2 ）の混合液中で洗浄
すると、結晶欠陥部はエッチング速度が早いため、ウェ
ーハ表面に窪み（以下、ピットという）が形成されるこ
ととなる。
晶欠陥が発生し、結晶冷却中に消滅しないでそのままシ
リコンウェーハ中に残存する。シリコンウェ−ハをパー
ティクル除去のため一般に行われるアンモニア水（ＮＨ
4 ＯＨ）と過酸化水素水（Ｈ2 Ｏ2 ）の混合液中で洗浄
すると、結晶欠陥部はエッチング速度が早いため、ウェ
ーハ表面に窪み（以下、ピットという）が形成されるこ
ととなる。
【０００６】このようなシリコンウェーハを前記パーテ
ィクルカウンターでパーティクル数を測定すると、ウェ
ーハ表面付着パーティクルのみならず、かかるピットに
よる光の散乱をも検出してしまい真のパーティクル数が
求められないという欠点があった。
ィクルカウンターでパーティクル数を測定すると、ウェ
ーハ表面付着パーティクルのみならず、かかるピットに
よる光の散乱をも検出してしまい真のパーティクル数が
求められないという欠点があった。
【０００７】以上のような問題点に対し、特開平3-2767
22号公報には、パーティクル測定用ウェーハとしてエピ
タキシャルウェーハを用いる技術が開示されている。こ
れは、ピットを有する通常のシリコン鏡面ウェーハの上
をエピタキシャル層で覆うことによって、ピットによる
光散乱の影響が排除されることに基づくものである。し
かし、エピタキシャルウェーハの表面も完全ではなく、
通常のシリコン鏡面ウェーハのピットより数は減少する
ものの、やはり光を照射した場合に散乱を生じさせる欠
陥を有する。これは、エピタキシャル成長させる時に発
生した欠陥であるが、しばしば、ピットに限らず突起で
あることもある。よって、エピタキシャルウェーハでパ
ーティクル測定をしてもやはり真のパーティクル数を知
ることはできない。さらには、各エピタキシャルウェー
ハの有する欠陥数に相違があるため、パーティクル測定
値にそのバラツキが包含されてしまうこととなるのであ
る。
22号公報には、パーティクル測定用ウェーハとしてエピ
タキシャルウェーハを用いる技術が開示されている。こ
れは、ピットを有する通常のシリコン鏡面ウェーハの上
をエピタキシャル層で覆うことによって、ピットによる
光散乱の影響が排除されることに基づくものである。し
かし、エピタキシャルウェーハの表面も完全ではなく、
通常のシリコン鏡面ウェーハのピットより数は減少する
ものの、やはり光を照射した場合に散乱を生じさせる欠
陥を有する。これは、エピタキシャル成長させる時に発
生した欠陥であるが、しばしば、ピットに限らず突起で
あることもある。よって、エピタキシャルウェーハでパ
ーティクル測定をしてもやはり真のパーティクル数を知
ることはできない。さらには、各エピタキシャルウェー
ハの有する欠陥数に相違があるため、パーティクル測定
値にそのバラツキが包含されてしまうこととなるのであ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、従来のパーティクルカウンターでシリコン
鏡面ウェーハを測定すると、ピットによる外乱要因が発
生し真の付着パーティクル数を測定することができない
という問題点を解決することである。
する課題は、従来のパーティクルカウンターでシリコン
鏡面ウェーハを測定すると、ピットによる外乱要因が発
生し真の付着パーティクル数を測定することができない
という問題点を解決することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記請求項１
及び２に記載の要件から成る半導体ウエ−ハ表面に付着
する真のパ−ティクル数を効果的に測定する方法及び装
置を提供する。本発明は、パ−ティクルカウンタ−とピ
ット測定器を組合せて使用することが特徴的であり、ウ
エ−ハを回転させながら、それぞれでウエ−ハ表面を走
査し、パ−ティクルカウンタ−で検出したすべてのレ−
ザ−散乱光について、その輝点個所が窪みか否かを識別
し、その識別された窪みの総数（Ｙ）を検出された前記
散乱光数（Ｘ）から除いて、ウエ−ハ上の真の付着パ−
ティクル（Ｚ）を、Ｚ＝Ｘ−Ｙとして求めることができ
る。
及び２に記載の要件から成る半導体ウエ−ハ表面に付着
する真のパ−ティクル数を効果的に測定する方法及び装
置を提供する。本発明は、パ−ティクルカウンタ−とピ
ット測定器を組合せて使用することが特徴的であり、ウ
エ−ハを回転させながら、それぞれでウエ−ハ表面を走
査し、パ−ティクルカウンタ−で検出したすべてのレ−
ザ−散乱光について、その輝点個所が窪みか否かを識別
し、その識別された窪みの総数（Ｙ）を検出された前記
散乱光数（Ｘ）から除いて、ウエ−ハ上の真の付着パ−
ティクル（Ｚ）を、Ｚ＝Ｘ−Ｙとして求めることができ
る。
【００１０】パーティクルカウンターと走査型電子顕微
鏡（ＳＥＭ）等を組み合せて、パーティクルカウンター
で検出された輝点位置をＳＥＭで組成分析をすることに
よって、ウェーハ付着異物の同定をする技術が公知とな
っている（特開平 5-21561号、特開平 5-18901号）。こ
れに対し本発明では、ＳＥＭで異物の同定をするのでは
なく、シリコンウェーハ表面の反射電子を検出して輝点
位置をスキャンし、該近傍の領域を連続的に観察するこ
とでピットを検出し、その数をパーティクルカウント数
から差し引くことによって、真のパーティクル数を計測
するのである。
鏡（ＳＥＭ）等を組み合せて、パーティクルカウンター
で検出された輝点位置をＳＥＭで組成分析をすることに
よって、ウェーハ付着異物の同定をする技術が公知とな
っている（特開平 5-21561号、特開平 5-18901号）。こ
れに対し本発明では、ＳＥＭで異物の同定をするのでは
なく、シリコンウェーハ表面の反射電子を検出して輝点
位置をスキャンし、該近傍の領域を連続的に観察するこ
とでピットを検出し、その数をパーティクルカウント数
から差し引くことによって、真のパーティクル数を計測
するのである。
【００１１】通常問題となるピットの内径は、パーティ
クルの直径と同様概略１μｍ以下である。また、ピット
の深さは 0.1μｍ以下であり非常に微小である。かかる
微小なピットを検出するには、前記ＳＥＭ（高解像度の
ものが望ましい）のほか走査型トンネル顕微鏡（ＳＴ
Ｍ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）や光干渉を利用した表
面あらさ計が知られている。
クルの直径と同様概略１μｍ以下である。また、ピット
の深さは 0.1μｍ以下であり非常に微小である。かかる
微小なピットを検出するには、前記ＳＥＭ（高解像度の
ものが望ましい）のほか走査型トンネル顕微鏡（ＳＴ
Ｍ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）や光干渉を利用した表
面あらさ計が知られている。
【００１２】
【作用】まず、パ−ティクルカウンタ−で輝点となった
位置とその個数を測定する。輝点位置は、測定ウエ−ハ
を回転テ−ブル上に載せておき精密に測定する。さらに
レ−ザ−光をウエ−ハ上で走査すれば、より精密な測定
が可能となる。次に、ウエ−ハを回転テ−ブルと共にピ
ットを測定する装置上に移動させる。この場合、ウエ−
ハを移動させずに検出器を移動させてもよい。輝点位置
にピットが存在するか否かを前記ＳＥＭ等で測定する。
位置とその個数を測定する。輝点位置は、測定ウエ−ハ
を回転テ−ブル上に載せておき精密に測定する。さらに
レ−ザ−光をウエ−ハ上で走査すれば、より精密な測定
が可能となる。次に、ウエ−ハを回転テ−ブルと共にピ
ットを測定する装置上に移動させる。この場合、ウエ−
ハを移動させずに検出器を移動させてもよい。輝点位置
にピットが存在するか否かを前記ＳＥＭ等で測定する。
【００１３】パ−ティクルカウンタ−で検出した輝点を
ＳＥＭで観察をする場合、ウェ−ハ上で輝点の存在を特
定する範囲を多数の分割領域に分け、一分割領域ごとに
拡大して観察すれば輝点位置の特定は容易となる（特開
平５−２２３７４７号公報参照）。また、輝点がピット
か否かの判別には、３次元形状解析装置により深さ方向
を観察すれば判定は容易である。
ＳＥＭで観察をする場合、ウェ−ハ上で輝点の存在を特
定する範囲を多数の分割領域に分け、一分割領域ごとに
拡大して観察すれば輝点位置の特定は容易となる（特開
平５−２２３７４７号公報参照）。また、輝点がピット
か否かの判別には、３次元形状解析装置により深さ方向
を観察すれば判定は容易である。
【００１４】本発明に関して図１、図２に概略図を示し
た。まず、回転テーブル４の上に載せたシリコン鏡面ウ
ェーハ１に対して、パーティクルカウンター２で輝点数
（みかけのパーティクル数）Ｘを測定する。次にウェー
ハ１を載せた回転テーブル４をスライダー５を介して移
動し（図１）、ピット測定器３によりピット数Ｙを測定
する。真のパーティクル数Ｚは（Ｘ−Ｙ）として求める
ことができる。図２では、回転テーブルを移動させるの
ではなく、検出器を移動させ測定する場合である。いず
れの方法についても、回転テーブル４を介して輝点の位
置をコンピュータによりメモリーしておき、各々の輝点
がピットかどうかをピット測定器３で識別する。
た。まず、回転テーブル４の上に載せたシリコン鏡面ウ
ェーハ１に対して、パーティクルカウンター２で輝点数
（みかけのパーティクル数）Ｘを測定する。次にウェー
ハ１を載せた回転テーブル４をスライダー５を介して移
動し（図１）、ピット測定器３によりピット数Ｙを測定
する。真のパーティクル数Ｚは（Ｘ−Ｙ）として求める
ことができる。図２では、回転テーブルを移動させるの
ではなく、検出器を移動させ測定する場合である。いず
れの方法についても、回転テーブル４を介して輝点の位
置をコンピュータによりメモリーしておき、各々の輝点
がピットかどうかをピット測定器３で識別する。
【００１５】
【実施例】異なる単結晶棒から採取した直径 150mmのシ
リコンウェーハ10枚を鏡面研磨の後、最終的に85℃のア
ンモニア水と過酸化水素水混合液で20分間洗浄したもの
を用意した。この時、シリコンウェーハ内に存する結晶
欠陥の部分が選択的にエッチングされピットが生成す
る。各ウェーハを異なる単結晶棒から採取したのは、単
結晶棒によって有する結晶欠陥数が異なるからである。
尚、総ての作業はクラス１（粒径 0.1μｍ以上の浮遊微
粒子濃度が１個/ft3以下）のクリーンベンチ内で行っ
た。
リコンウェーハ10枚を鏡面研磨の後、最終的に85℃のア
ンモニア水と過酸化水素水混合液で20分間洗浄したもの
を用意した。この時、シリコンウェーハ内に存する結晶
欠陥の部分が選択的にエッチングされピットが生成す
る。各ウェーハを異なる単結晶棒から採取したのは、単
結晶棒によって有する結晶欠陥数が異なるからである。
尚、総ての作業はクラス１（粒径 0.1μｍ以上の浮遊微
粒子濃度が１個/ft3以下）のクリーンベンチ内で行っ
た。
【００１６】パーティクル数測定装置としては、回転テ
ーブルを備えたレーザースキャッタリングパーティクル
カウンターと、これにピット測定のための高解像度のＦ
Ｅ−ＳＥＭ（電界放射形電子顕微鏡）を連結したものを
使用した。この装置により、まずパーティクルを輝点に
よりカウントし、その数Ｘと位置を測定した。次に回転
テーブルをスライダーを介してＳＥＭの試料室に送り込
んだ。回転テーブルにはマーカーがついておりＳＥＭに
よってもパーティクルカウンターでメモリーした輝点の
位置を容易に再現できる。三次元形状解析装置付きのＳ
ＥＭによるとピットか否か容易に判別できるので、パー
ティクルカウンターで検出した総ての輝点についてピッ
トか否かを判定し、ピットの総数Ｙを測定した。真のダ
ストパーティクル数ＺをＺ＝Ｘ−Ｙとして求めた。
ーブルを備えたレーザースキャッタリングパーティクル
カウンターと、これにピット測定のための高解像度のＦ
Ｅ−ＳＥＭ（電界放射形電子顕微鏡）を連結したものを
使用した。この装置により、まずパーティクルを輝点に
よりカウントし、その数Ｘと位置を測定した。次に回転
テーブルをスライダーを介してＳＥＭの試料室に送り込
んだ。回転テーブルにはマーカーがついておりＳＥＭに
よってもパーティクルカウンターでメモリーした輝点の
位置を容易に再現できる。三次元形状解析装置付きのＳ
ＥＭによるとピットか否か容易に判別できるので、パー
ティクルカウンターで検出した総ての輝点についてピッ
トか否かを判定し、ピットの総数Ｙを測定した。真のダ
ストパーティクル数ＺをＺ＝Ｘ−Ｙとして求めた。
【００１７】表１に結果を示した。Ｙの値に大きなバラ
ツキがあるのは、単結晶によって含有する結晶欠陥数に
相違があるためである。Ｚの平均値は10.5であるから、
このシリコンウェーハ製造行程のパーティクルレベルは
約10個/waferであることが判った。
ツキがあるのは、単結晶によって含有する結晶欠陥数に
相違があるためである。Ｚの平均値は10.5であるから、
このシリコンウェーハ製造行程のパーティクルレベルは
約10個/waferであることが判った。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の装置，方法
により、シリコンウェーハ表面のピットによる外乱要因
を排除した真の付着パーティクル数を測定することが出
来る。その結果、ウェーハのダストによる汚染状況を正
確に把握することができ（発生源の特定、洗浄効果の確
認、クリーンルームのレベル把握、最終製品のパーティ
クルレベル等）、その原因の除去が可能となるため、デ
バイス歩留り向上に役立てることができる。
により、シリコンウェーハ表面のピットによる外乱要因
を排除した真の付着パーティクル数を測定することが出
来る。その結果、ウェーハのダストによる汚染状況を正
確に把握することができ（発生源の特定、洗浄効果の確
認、クリーンルームのレベル把握、最終製品のパーティ
クルレベル等）、その原因の除去が可能となるため、デ
バイス歩留り向上に役立てることができる。
【図１】本発明のパーティクル数測定装置の概略図であ
る。（回転テーブル移動型）
る。（回転テーブル移動型）
【図２】本発明のパーティクル数測定装置の概略図であ
る。（検出器移動型）
る。（検出器移動型）
１…シリコンウェーハ ２…パーティクルカウンター ３…ピット測定器（ＳＥＭ、ＳＴＭ、ＡＦＭ、光干渉を
利用した表面あらさ計） ４…回転テーブル ５…スライダー
利用した表面あらさ計） ４…回転テーブル ５…スライダー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/66
Claims (2)
- 【請求項１】シリコンウエ−ハ表面にレ−ザ−スポット
を照射して付着パ−ティクルによる散乱光の各位置とそ
の個数をメモリ−し、メモリ−された各位置における窪
みをピット測定器により識別して、その窪み数をメモリ
−された前記個数から除くことを特徴とするシリコンウ
エ−ハ表面に付着する真のパ−ティクル数測定方法。 - 【請求項２】シリコンウエ−ハ表面にレ−ザ−スポット
を照射して付着パ−ティクルによる散乱光の数を測定し
メモリ−するレ−ザ−スキャッタリングパ−ティクルカ
ウンタ−及び前記パ−ティクルカウンタ−により検出さ
れた散乱光の位置について窪みを識別するピット測定器
を組合せて成るシリコンウエ−ハ表面に付着する真のパ
−ティクル数測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5295409A JP2982936B2 (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | パーティクル数測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5295409A JP2982936B2 (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | パーティクル数測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07147308A JPH07147308A (ja) | 1995-06-06 |
| JP2982936B2 true JP2982936B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=17820237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5295409A Expired - Lifetime JP2982936B2 (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | パーティクル数測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2982936B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990052284A (ko) * | 1997-12-22 | 1999-07-05 | 윤종용 | 반도체 에피웨이퍼의 디팩트 평가방법 |
| US6552337B1 (en) * | 1999-11-02 | 2003-04-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods and systems for measuring microroughness of a substrate combining particle counter and atomic force microscope measurements |
| KR100439574B1 (ko) * | 2001-11-07 | 2004-07-12 | 동부전자 주식회사 | 주사전자현미경을 이용한 파티클 계수 효율 평가방법 |
| JP5592299B2 (ja) * | 2011-03-24 | 2014-09-17 | Ｈｏｙａ株式会社 | マスクブランクの欠陥分析方法 |
-
1993
- 1993-11-25 JP JP5295409A patent/JP2982936B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07147308A (ja) | 1995-06-06 |
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