JP3744466B2

JP3744466B2 - ウエハ検査前処理方法及び処理装置

Info

Publication number: JP3744466B2
Application number: JP2002156835A
Authority: JP
Inventors: 安勝西片; 孝夫中澤; 建至石井; 和文大月; 工今村
Original assignee: エム・エフエスアイ株式会社; 株式会社ハーモニクス
Priority date: 2002-05-30
Filing date: 2002-05-30
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2022-05-30
Also published as: JP2003344243A

Description

【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、ＩＣＰ−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３００ｍｍ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０．１〜０．５ｍｍ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００１９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２８ａ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２７ａ，２７ｂと、被把持部２６から下設された対の脚部２８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２６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３６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３６ａ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４８ａ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４７ｂ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６６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６９、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８４ｂ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８７は、概略ハット状をなし、中央に突設された突起８７ａ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

Claims

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。