JP3845207B2

JP3845207B2 - 半導体ウェハ周縁部の評価方法およびその評価装置

Info

Publication number: JP3845207B2
Application number: JP24999198A
Authority: JP
Inventors: 洋一櫻井; 亮宮原; 憲一竹内; 啓文黒木
Original assignee: コマツ電子金属株式会社
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1998-09-03
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2018-09-03
Also published as: JP2000077492A

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、半導体ウェハの主に加工後における表（ひょう）面の汚染度といった清浄度を評価するに当たり、面取り加工部分を含む周縁部の評価をする評価方法および評価装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハの研磨後の表（ひょう）面における金属汚染などの清浄度を評価する方法としては、特開平５−２８８７４３号公開公報や特開平２−２８５３３号公開公報に示されたものがある。
【０００３】
前者は本出願人が出願したものであるが、合成樹脂製の袋に溶解液と半導体ウェハとを密封して反応させ、この反応液を回収して元素分析するものである。したがって、この方法は半導体ウェハの全表面について分析するものである。（以下、「袋回収法」と称する。）
また、後者は疎水性の被測定物表面に溶解液を滴下し、被測定物を傾倒させることにより溶解液を移動させて、移動後にこの溶解液を回収して分析するものである。（以下、「ＷＳＡ（Wafer Surface Analysis）」と称する。）したがってこの方法は、半導体ウェハにあってはその片面についてのみ行うもので、しかも溶解液が落下するのを防止するためにその面の縁の部分は分析の対象外となる。
さらに、上記した２つの先行技術については、いずれも面取り面を含む周縁部分の分析をする目的でなされるものではない。
【０００４】
ところが、近年の高品質な半導体ウェハの要求においては、その高品質は表裏面のみならず周縁部についても同様に要求されるようになってきている。これは周縁部に汚染等があった場合、この汚染がデバイス加工において加工面に影響を与えるためである。したがって、どの加工工程に金属汚染の原因があるかを特定して、その原因を解決しなければ高品質の半導体ウェハを安定して供給することはできない。
【０００５】
そこで、同じ加工工程で製造された別々の半導体ウェハについて上記した２通りの分析方法を行い、これを比較することにより周縁部分の清浄度を推測することは可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、あくまで推測に過ぎないため、その信頼性に欠ける。特に周縁部を直接分析したわけではないため、比較によって得られた値が周縁部分の清浄度そのものであるとは言えない。これは、後述する性能比較からわかるように、異なる分析精度から得られた値は、その精度が低い分析結果で比較するしかない。したがって、これらの方法によって得られた分析結果を、周縁部加工工程の改善に十分に反映させることは困難である。
【０００７】
また、この２通りの分析方法による比較は、異なる半導体ウェハを異なる方法で分析している。すなわち、袋回収法による表（ひょう）面全体の分析のために1枚、ＷＳＡによる表裏各面の分析のために２枚、少なくとも合計３枚の半導体ウェハを必要とする。したがって、周縁部のみの評価に要する半導体ウェハの数が多い。
本発明は、半導体ウェハ周縁部の金属汚染状態といった清浄度等を直接に高精度で確実に評価できる半導体ウェハ周縁部の評価方法およびその評価装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体ウェハを溶解液に接触させ、該溶解液を回収して分析することにより該半導体ウェハの清浄度を評価する評価方法において、半導体ウェハ周縁部の少なくとも一部を挿入できる容器に前記溶解液を入れ、前記溶解液の移動を防止する手段によりこれを保持し、前記半導体ウェハの少なくとも片面の略中心を保持して立直させ、前記半導体ウェハ周縁部のみを前記溶解液に浸漬させ、その浸漬した状態を維持しながら前記略中心周りで前記半導体ウェハを回転させるようにしたものである。
【０００９】
また、半導体ウェハを溶解液に接触させ、該溶解液を回収して分析することにより該半導体ウェハの清浄度を評価する評価装置であって、前記溶解液を収納する容器と、前記半導体ウェハを保持する保持手段とからなり、前記容器の溶解液収納部分が半導体ウェハ周縁部の少なくとも一部を挿入できる溝であって、該溝がその長手方向に連続した傾斜面で形成された凹状であると共に、前記溝内に収納された前記溶解液の移動を防止する移動防止手段を設けるようにしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明においては、半導体ウェハの周縁部における重金属汚染や有機物汚染などの状態について、高精度に分析するために、可能な限り少量の溶解液を半導体ウェハ周縁部と反応させ、この溶解液を回収して分析することにより、溶解した物質の種類と量とを評価値として得るものである。
【００１１】
このために、少量の溶解液を確実に半導体ウェハ周縁部に接触させることができる装置を使用するもので、具体的には半導体ウェハをその中心周りに回転させる保持手段と、溶解液を収納する容器とからなり、この容器の溶解液収納部分に、回転する半導体ウェハの周縁部が入り、しかもその回転により溶解液が移動しない、すなわち接触した周縁部に引きずられないようにしたものである。
【００１２】
さらに、少量の溶解液だからこそ、より確実に回収できるように設けたもので、具体的には容器の溶解液収納部分の最も低い部分またはそれに近接した位置に凹部を設けて、回収の際、最後にこの凹部に溶解液が残り、ここから完全に回収できるように設けている。また、この凹部は溶解液の表面張力と上記した半導体ウェハの回転により、溶解液が引きずられない、すなわち移動防止手段の一つの方法としても有効である。
【００１３】
上記したように溶解液が移動しないことにより、半導体ウェハの周縁部の移動による溶解液の液面の変化も緩和される。したがって、この周縁部の浸漬する深さをある程度一定に保つことができる。その点において、例えば平坦面や何も無い単なる溝においては、よしんば大きな移動はないにしても、わずかな溶解液の移動による液面の変化が発生し、それによる浸漬深さの変化が生じて検出値に斑（ムラ）が出ることが危惧されるが、本案ではこれを解消できる。
【００１４】
尚、下記の実施例は重金属汚染を評価する目的で溶解液としてＨＦ水溶液またはＨＦ＋ＨＮＯ_３水溶液を使用したものを示しているが、これに限られるものではなく、溶解液としてアセトン、メタノール、イソプロピルアルコール、エタノール等の溶媒を使用することによりＧＣ−ＭＳ(Gas Chromatography Mass Spectroscopy)またはＬＣ−ＭＳ(Liquid Chromatography Mass Spectroscopy)といった分析装置により、キャリアや包装容器といった周囲の樹脂等から発散される有機物の特定をすることも可能である。
【００１５】
【実施例】
図１は本実施例の評価装置の構成を示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図、図４は他の実施例の評価装置の溝最深部を示す部分拡大斜視図、図５は本発明と従来技術の評価方法における感度を示すグラフである。
図１に示すように本実施例の評価装置は、溶解液を収納する容器１と半導体ウェハ１０を保持する保持装置２とからなり、保持装置２は半導体ウェハ１０の片面の略中心を吸着して保持し、これを回転させることができるように設けられている。容器１の材質としては耐薬品性が高いテフロン樹脂などが好適であり、本実施例においてはＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）により形成している。
【００１６】
容器１には溶解液収納部分としての溝１１が船底状に形成され、この溝１１の最深部分には凹部１２が形成されている。
図２に示すように、この溝１１は長手方向に湾曲して形成され、その曲率は半導体ウェハ１０の曲率よりわずかに緩く形成されている。
図３に示すように、溝１１は短手方向で断面がＶ字状に形成され、面取り加工された半導体ウェハ１０の周縁部１０ａが十分に入ることができるように設けられている。
【００１７】
次に、本評価装置を使用した評価方法について説明する。
まず、本実施例の評価方法においては、溶解液による処理を行う前に、当該半導体ウェハの表面状態を疎水性に変化させる前処理を行う。また、本実施例においては重金属汚染の状態を評価する目的で溶解液として希ＨＦ水溶液または希ＨＦ＋ＨＮＯ_３水溶液を使用する。
【００１８】
次に、図１に示すように、保持装置２により半導体ウェハ１０の片面の略中心を吸着して保持する。
図２及び図３に示すように容器１の溝１１に約５０μl(マイクロリットル)の溶解液３を滴下する。
半導体ウェハ１０の周縁部１０ａをこの溶解液３に浸漬し、保持装置２により半導体ウェハ１０に回転を与える。
これにより、半導体ウェハ１０の周縁部１０ａは溶解液３に浸漬した状態で移動し、その表面にＦｅやＣｕといった重金属が存在した場合、溶解液３内に溶出する。
【００１９】
上記反応を終了した溶解液３を清浄なピペットなどにより回収するが、この際凹部１２があるため、最後にこの凹部１２に堆積した溶解液３を完全に回収できる。
回収された溶解液３はフレームレス原子吸光分析またはＩＣＰ／ＭＳなどにより、その含有元素量を分析され、これにより半導体ウェハ１０の周縁部１０ａの重金属汚染状態を評価できる。
【００２０】
さらに、本発明の容器１では上記したその構造により、半導体ウェハ周縁部を走査する（浸漬して回転させること）のに必要な溶解液３の液量を最低２０μl(マイクロリットル)にできる。
すなわち、２０〜５０μl(マイクロリットル)程度の極少量の溶解液を本評価装置に適用することにより、これを回収し、フレームレス原子吸光分析より高感度なＩＣＰ／ＭＳにより解析を行う。これは、分析感度を上げるために溶解液量を少なくした場合、フレームレス原子吸光分析よりＩＣＰ／ＭＳの方が多元素を分析することに適しており、より一層感度を向上させようとした場合は、その分析対象元素を絞り込むことで対応できる。
したがって、分析対象として金属汚染をある一元素だけ特定して評価するのに適している。
【００２１】
また、ＩＣＰ／ＭＳの分析感度は１０^８〜１０^９atoms/cm^２であり、フレームレス原子吸光分析と比較して非常に高感度であり、これに本発明の評価方法による極少量の溶解液を適用して分析を行うことにより、より高感度な分析が可能になり、それによって得られた値による評価は信頼性が非常に高いことが言える。
【００２２】
ここで、本実施例の評価方法と従来技術の評価方法とをその分析感度において比較すると次のようになる。
図５に示すように、従来の袋回収方法によるものはその使用液量が多いため、分析感度は１０^１４〜１０^１６atoms/cm^２であるのに対し、ＷＳＡによると１０^１１atoms/cm^２レベルでその差が大きい。したがって、周縁部の汚染度を推測するに当たってはＷＳＡで得られた値を袋回収法の感度に換算して、袋回収法の感度で推測値を示すしかなかった。
その点本案の方法では、直接周縁部を評価すると共に、その回収する液量を極減することによりその感度をＷＳＡと同等もしくはそれ以上の１０^１０〜１０^１１atoms/cm^２とすることが可能である。
【００２３】
尚、上記実施例の容器１においては、その溝１１の最深部に凹部１２を形成することにより、溶解液が移動するのを防止する手段としていたが、その目的で形成される凹部としては、例えば図４に示すように溝１１ａの最深部に近接した側壁の対向した位置に短手方向の溝状である凹部１２ａをそれぞれ形成したものでも良く、またそれらを併用したものでも良い。
また、上記した各実施例のような溝を形成した容器においては、その溝を密閉する蓋体を設けることにより、使用しない間の外部からの汚染を防止できる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成したので、次に示す優れた効果がある。
（１）評価対象である半導体ウェハの周縁部を溶解液に直接接触させた評価であるため、得られた評価値は信頼性が高い。
（２）溶解液の液量を非常に少なくすることができる上、これを高回収率で回収可能であるため、高感度の分析が可能であり、高精度な評価値として、高品質な製品製造に反映できる。
（３）非常に微量な溶解液を使用した評価も可能であり、それによりある特定な金属汚染について高精度に評価を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の評価装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】他の実施例の評価装置の溝最深部を示す部分拡大斜視図ある。
【図５】本発明と従来技術の評価方法における感度を示すグラフである。
【符号の説明】
１・・・…容器
１１・・・溝
１２・・・凹部
２・・・…保持装置
３・・・…溶解液
１０・・・半導体ウェハ
１０a・・周縁部

Claims

半導体ウェハを溶解液に接触させ、該溶解液を回収して分析することにより該半導体ウェハの清浄度を評価する評価方法において、半導体ウェハ周縁部の少なくとも一部を挿入できる溝を有する容器の該溝の最下位置またはこれに近接して形成された凹部に前記溶解液を入れ、前記凹部により前記溶解液の移動を防止するとともにこれを保持し、前記半導体ウェハの少なくとも片面の略中心を保持して立直させ、前記半導体ウェハ周縁部のみを前記溶解液に浸漬させ、その浸漬した状態を維持しながら前記略中心周りで前記半導体ウェハを回転させることを特徴とする半導体ウェハ周縁部の評価方法。
回収された溶解液を分析する方法が、ICP/MS(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)であることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェハ周縁部の評価方法。
溶解液の液量が２０〜１００μｌ（マイクロリットル）であることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェハ周縁部の評価方法。
半導体ウェハを溶解液に接触させ、該溶解液を回収して分析することにより該半導体ウェハの清浄度を評価する評価装置であって、前記溶解液を収納する容器と、前記半導体ウェハを保持する保持手段とからなり、前記容器の溶解液収納部分が半導体ウェハ周縁部の少なくとも一部を挿入できる溝であって、該溝がその長手方向に連続した傾斜面で形成された凹状であると共に、前記溝内に収納された前記溶解液の移動を防止するために該溝の最下位置またはこれに近接して形成された凹部を有することを特徴とする半導体ウェハ周縁部の評価装置。
溝の傾斜面の傾斜率が、少なくとも半導体ウェハ周縁部の曲率より小さいことを特徴とする請求項４記載の半導体ウェハ周縁部の評価装置。