JPH03239343A

JPH03239343A - ウエハ表面液滴回収装置

Info

Publication number: JPH03239343A
Application number: JP3643690A
Authority: JP
Inventors: Fumitoshi Yasuo; 文利安尾
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1990-02-17
Filing date: 1990-02-17
Publication date: 1991-10-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明はウェハ表面の微量汚染・不純物分析を目的とし
てウェハ表面酸化膜（自然酸化膜も含む）を溶解した溶
液回収装置に関する。

〈従来の技術〉ＬＳＩの製造工程において、シリコンウェハに含まれる
不純物元素の評価・分析は重要な課題である。またＬＳ
Ｉ製造工程で発生する種々の汚染物質の評価・分析も製
品の特性・信頼性及び歩留り等に関連して重要な課題と
なっている。

このような評価・分析の手段として、従来技術において
は、第６図に示すように、気相分解法等を用いてウェハ
表面酸化膜（自然酸化膜を含む）を溶解させた微小液滴
がウェハ表面上に多数付着している状態で、純水をウェ
ハ上に１滴滴下した後、ビンセット等でウェハを水平に
把持し、振動或いは僅かに傾げて水滴を移動させ、水滴
に前記微小液滴を吸収させ、最後にマイクロピペットに
てこれを回収し、回収したマイクロピペットを別設の分
析装置にて分析するという方法が実施されていた。

〈発明が解決しようとする課題〉しかしながら、上記従来技術に示す方法では次のような
問題点があった。すなわち、 ■本来、Ｓｉウェハの表面は疏水性である。従って、ウ
ェハを傾けることでウェハ表面トの水滴は容易にウェハ
表面上を移動する。従って、ビンセットで把持したウェ
ハを傾けながら水滴を移動させ液滴を回収する方法で、
ウェハの全表面を隈無くしかもウェハ周辺部の液滴をウ
ェハ外に落下させることなく、水滴に吸収させるには、
大変な熟練を必要とした。

■従来技術では、回収時間のバラツキが大きいことが挙
げられる。すなわち、目的は微量元素分析であり、作業
環境からの汚染混入量を考慮する必要があり、その場合
回収時間がばらつくことは好ましくない。

■例えば６インチ以上の大径のウェハでは、ビンセット
での水平支持自体が困難な作業である。さらに、ウェハ
全面の均一な回収も従来技術では極めて困難である。

本発明は上記事情に鑑みて創案されたもので、ウェハ表
面の液滴を均一な条件で回収を可能にした新規なウェハ
表面液滴回収装置を提供することを目的としている。

〈課題を解決するための手段〉本発明に係る液滴回収装置は、ステージ回転機構と、前
記ステージ回転機構の回転ステージ上に載置したウェハ
から所定高さ上方に位置しており水滴を前記ウェハ上に
滴下し、この水滴にウェハ表面の液滴を吸収せしめた後
前記液滴を吸い上げるノズル部と、前記ノズル部を前記
ウェハの中心を通る径方向に移動せしめるノズル部移動
機構と、前記回転ステージの水平角度を設定する水平角
度設定機構を含んでいる。

〈作用〉本発明の液滴回収装置においては、ウェハを回転ステー
ジ上にＮ置し、ノズル部内に純水を入れた後、該ノズル
部をウェハの表面近くに持ってゆく。その後、回転ステ
ージを回転するとともに、ノズル部移動機構により前記
細管をウェハの径方向に移動させる。これにより、前記
純水にウェハ上の種々の不純物を吸収させる。その後、
ノズル部内に前記不純物を吸収させた純水を採り入れ、
別設の分析装置で不純物の内容を分析する。

〈実施例〉以下、図面を参照して本発明に係る一実施例を説明する
。第１図から第５図にかけでは本発明に係る図面であっ
て、第１図（＾）は本発明のウェハ表面液滴回収装置の
正面図、第１図（Ｂ）は本発明の他の実施例のウェハ表
面液滴回収装置の正面図、第２図は回転ステージの要部
正面図、第３図は第１図（Ｂ）の負圧付与手段を説明す
るための外観斜視図、第４図はウェハの回転とノズルの
直線移動の関係を示す外観斜視図、第５図はウェハを傾
斜した場合の正面図である。

以下の説明においては、便宜上、マイクロピペットを例
にとって説明するが、本発明はこれに限定されず、これ
と同様の作用を有するものであればよい。

第１図（Ａ）において、Ｉ２は基台、１１は基台１２の
下面に取付けたねじであって、基台１２とねじ１１でも
って水平角度設定機構１０を構成している。ずなわち、
ねじ１１高さをどちらも同一高さにした場合には、基台
１２は水平になり、ねし１１の高さを違えると、その分
だけ基台１２は傾く。基台１２が傾くと、これに載置し
である回転ステージ２２も傾き、さらにその上に置いた
ウェハも水平から傾く。ウェハを傾ける理由については
後述する。

２１は前記基台１２上に取付りたモータであり、このモ
ータ２１により回転ステージ２２は回転する。前記モー
タ２１と回転ステージ２２でもってステージ回転機構２
０を構成している。ここで、３０は前記回転ステージ２
２上に載置したウェハである。そしてウェハ３０の表面
には液滴３１が付着している。

この液滴３１は、気相分解法等を用いてウェハ表面酸化
膜（自然酸化膜を含む）を溶解させたときにウェハ表面
上に発生した微小液滴である。従って、この液滴３１に
は例えばウェハ製造工程において付着又は発生した不純
物が含まれているものとする。

ノズル部移動機構であるマイクロピペット移動機構４０
は、モータ４１、モータシャフト４２、スライドレール
４３、スタンド４４を含んでいる。すなわち、モータ４
１の回転により、モータシャフト４２が回転し、公知の
ボールねし機構により前記スタンド４４はスライドレー
ル４３上を図中左右（ウェハに対しては径方向）乙こ移
動するようになっている。

前記スタンド４４にマイクロピペット５０が支持金具５
１により、高さ調節自在に取付けられる。

マイクロピペット５０は上の胴部であるマイクロピペッ
ト本体５３と、下部分であるマイクロピペットノズル部
５３（この部分はマイクロピペットでは、チップと呼ば
れる部分である）から構成されている。

上記のように構成した液滴回収装置において、その操作
方法について説明する。

■まず、ウェハ３０を回転ステージ２２上に載置する。

このウェハ３０には液滴３１が付着している。

■マイクロピペット５０を第１図（八）に示した状態よ
り例えば１８０度回転させ、図示しない純水壜にある純
水をこれに含ませ、前記マイクロピペット内に純水を取
り入れる。

■純水を取り入れたマイクロピペット５０を図示する位
置に復帰し、支持金具の調整によって、マイクロピペッ
トノズル部５３の先端がウェハ３０の表面近くになるよ
うにもってゆき、マイクロピペット５０の操作により、
純水を先端に押し出す。これにより、純水は図示するよ
うにウェハ３０の表面に付着する。この場合、ウェハ３
０はその性質が疏水性であるから、表面に付着した純水
は分散せず、玉状となっている（第２図参照）。

■上記のようにした後、回転ステージ２２を所定の速度
で回転させるとともに、モータ４Ｉを駆動してマイクロ
ピペット移動機構４０をウェハ３０の径方向に移動させ
る（第４図参照）。

従って、前記ノズル部５３はウェハ３０の表面を渦巻き
状に走査してゆ（ので、回転ステージ２２の回転とマイ
クロピペット移動機構４０の移動を適宜選定することに
より、ウェハ３０表面をくまなく走査することができる
。この場合、ノズル部５３の走査は、ウェハ３０の外周
から回転中心へ、或いはその逆に回転中心から外周へと
してもどちらでもよい。

なおこの場合において、前記水平角度設定機構１０の調
節により、第５図に示すように、ウェハ３ｏをある程度
傾斜させることにより、純水の水滴の移動がスムースに
なる効果がある。

■前記ノズル部５３の走査により、ウェハ３０表面にあ
る液滴３１は表面張力により順々に純水に吸収される。

■マイクロピペット５０を操作することにより、前記純
水はノズル部内に取り込まれる。モして別設の分析”Ａ
１１Ｙで、不純物分析が行われる　次に本発明の別の実
施例について説明する。

この実施例は前記気相分解法で使用した純水の代わりに
、ウェハ表面の薄膜や汚染を溶かす薬液を使用する。例
えば何らかの原因でウェハ表面に有機物薄膜や汚染が付
着している場合には、アセトン系の有機溶剤とか硫酸系
の水溶液の液滴を前記純水の代わりに使用し、この液滴
でもってウェハ表面を走査する場合、さらに、前記気相
分解法であっても、その特殊事例として、気相分解法で
多層の薄膜が形成されているウェハの特定の薄膜のみを
溶解した場合、あるいは気相分解法でウェハ表面の薄膜
の汚染層を熔解した場合、気相分解後のウェハ表面は疏
水性とは限らないので、この場合には水滴移動が困難に
なることがあるため、この実施例が有効である。

なお前記実施例と同一の部分は同一の符号で示している
。

この場合においては、第１図（Ｂ）に示すように、負圧
付与手段が更に付加されている。この負圧付与手段６０
は例えば真空配管であってもよい。負圧付与手段６０は
支持金具６１により支持されている。

操作は次のように行う。

■ウェハ３０を回転ステージ２２上に載置する。

■マイクロピペット５０を例えば１８０度回転させ、図
示しない薬液壜にある薬液をこれに含ませ、マイクロピ
ペット内に薬液を取り入れる。

■薬液を取り入れたマイクロピペット５０を図示する位
置に復帰し、支持金具の調整によって、マイクロピペッ
トノズル部５３の先端がウェハ３０の表面近くになるよ
うにもってゆき、マイクロピペット５０の操作により、
薬液を先端に押し出す。これにより、薬液は図示するよ
うにウェハ３０の表面に付着するが、その際に、第５図
に示すように、マイク「Ｊピペット本体５２を取り外し
て、ノズル部５３の開ｌ」部内に負圧付与手段６０であ
る真空配管を臨ましめる。これにより、薬液はウェハ３
０の表面に分散せずに、ノズル部５３の先端に止まるこ
とになる。

ウェハ表面が疏水性でない場合には、薬液は分散しやす
い傾向にあるが、その際には負圧付与手段６０を有する
この実施例が有効である。

■−１二記の状態において、回転ステージ２２を所定の
速度で回転させるとともに、モータ４１を駆動してマイ
フロピベント移動ａ横４０をウェハ３０の経方向に移動
させる。

従って、前記ノズル部５３はウェハ３０の表面を渦巻き
状に走査してゆくので、回転ステージ２２の回転とマイ
クロピペット移動機構４０の移動を適宜選定することに
より、ウェハ３０表面をくまなく走査することができる
。この場合、ノズル部５３の走査は、ウェハ３０の外周
から回転中心へ、或いはその逆に回転中心から外周へと
してもどちらでもよい。

なおこの場合において、前記水平角度設定機構１０の調
節により、第５図に示すように、ウェハ３０をある程度
傾斜させることにより、薬液の移動がスムースになる効
果がある。

■前記ノズル部５３の走査により、ウェハ３０表面上の
有機物質や汚染物質は薬液に分解これて吸収される（も
しウェハ表面に液滴３１がある場合にはその液滴３１は
薬液に吸収される）。

■ここで再びマイクロピペット本体５２をノズル部５３
上に被せて、マイクロピペット５０を操作することによ
り、前記薬液はマイクロピペット５０内に取り込まれる
。そして別設の分析装置で、不純物分析が行われる。

本発明は以上のように構成されているので、ウェハの中
心とステージの回転中心を一致させ、ノズルをその中心
よりウェハ半径長だけ移動させることにより、ウェハ表
面全面の液滴の回収が可能になる。すなわち、ウェハ位
置、ステージ位置、ノズル移動軌道の３要素の組み合わ
せで回収領域が選択できる。またノズル先端による液滴
の吸収能力が上記の調整を用いても不足し、ウェハ表面
１を移動させることが困難な場合には、ステージに対して
液滴を移動させようとする方向（回転方向と逆方向）に
ステージを傾斜させて移動能力を補助することも可能で
ある。さらに、この発明は回転ステージにウェハを載せ
て、ウェハ表面に分散した液滴の１つにノズルが接する
ようにノズルの高さを合わせ、表面張力にまり液滴を捕
獲吸収するものであるが、表面張力の調整はノズルの形
状の選択で行い、捕獲能力が不足する場合には、ノズル
内側の圧力調整（負圧付与手段の調整）で対応すること
ができる。

気相分解法を用いたシリコンウェハの表面汚染の分析に
本願装置を用いて好適な結果を得ることができた。すな
わち、密閉空間でウェハを水平支持し、その空間内で濃
フッ酸を加熱気化した。その気化したフン酸蒸気でウェ
ハ表面酸化膜を溶解した。酸化膜中に含まれていた表面
汚染はフッ酸、酸化膜とともに液滴としてウェハ表面に
残存せしめた。この液滴の回収に本願装置を使用して充
分満足する結果を得ることができた。

２前記他の実施例は気相分解法を用いない方法、すなわち
、ウェハ表面に薄膜が形成された状態あるいは気相分解
法で使用する薬品に溶けない汚染が付着している状態で
純水の代わりにこれらの薄膜や汚染を溶かす薬品液滴を
滴下し、ウェハステージの回転とノズル部の直線移動で
液滴を走査し前記薄膜や汚染を溶かしながら回収する場
合に有効である。

〈発明の効果〉本願発明は以上の構成を有しているので、次の効果を奏
する。

■はぼ全ての液滴回収条件を数値化でき、技術者の熟練
度の影響が生じない。そして経験のない技術者でも安定
した液滴の回収が可能である。

■ウェハ表面の液滴回収を安定した時間で実施すること
が可能である。また雰囲気の影響が排除できるので、極
めて画一的なデータを得ることができる。

■ウェハ全面の液滴を回収することができる。すなわち
、回収残しがないため、ウェハ表面の平均的な不純物量
を評価できる。

■ウェハ位置、ステージ位置、ノズル移動軌道の３要素
の組み合わせで回収領域が選択できる。

■回収時において、ウェハ」二から水滴を落下させるど
いった失敗を防止できる。

従って、本願装置により、ウェハ表面の汚染分析の精度
を−・層間上させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図にかけては本発明に係る図面であって
、第１図（Ａ）は本発明のウェハ表面液滴回収装置の正
面図、第１図（Ｂ）は本発明の他の実施例のウェハ表面
液滴回収装置の正面図、第２図は回転ステージの要部正
面図、第３図は他の実施例に示ず負圧付与手段を説明す
るための外観斜視図、第４図はウェハの回転とノズルの
直線移動の関係を示す外観斜視図、第５図はウェハを傾
斜した場合の正面図、第６図は従来技術の外観斜視図で
ある。１０・・・・水平角度設定機構２０・・・・ステージ回転機構３０・・・・ウェハ４０・・・・マイクロピペット移動機構５０・・・・マ
イクロピペット６０・・・・負圧付与手段

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ステージ回転機構と、前記ステージ回転機構の回
転ステージ上に載置したウェハから所定高さ上方に位置
しており水滴を前記ウェハ上に滴下し、この水滴にウェ
ハ表面の液滴を吸収せしめた後前記液滴を吸い上げるノ
ズル部と、前記ノズル部を前記ウェハの中心を通る径方
向に移動せしめるノズル部移動機構と、前記回転ステー
ジの水平角度を設定する水平角度設定機構を含んでいる
ことを特徴とするウェハ表面液滴回収装置。