JPH0720034A - ウエーハ主面の発塵性評価方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウエーハ主面の発塵性について簡便に評価す
ることができる方法および装置を提供する。 【構成】 試料ウエーハＷｓを、その主面を上に向けて
吸着部材１１の吸着盤１３により固定し、参照ウエーハ
Ｗｒの鏡面を下に向けて試料ウエーハに重ね合わせた
後、押圧部材２１に圧縮空気を供給してダイアフラム２
２を変位させ、セラミック製の押圧板２３で試料ウエー
ハと参照ウエーハを均等な圧力で互いに押圧密着させる
ことにより、試料ウエーハの発塵性粒子を参照ウエーハ
に転写させる。参照ウエーハの鏡面についてパーティク
ルカウンタで検査し、押圧によるパーティクル増加数を
カウントする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体単結晶からなる
ウエーハ主面の発塵性評価方法および装置に関し、より
詳しくは、前記ウエーハの製造や、完成されたウエーハ
製品の検査、あるいは同ウエーハ製品を使用して半導体
デバイスを製造する種々の工程におけるウエーハ主面の
発塵性を評価する方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスを製造するための半導体
単結晶からなるウエーハの代表例は、シリコン単結晶か
らなるウエーハである。このシリコン単結晶ウエーハ
（以下、単にウエーハと称する）は、シリコン単結晶イ
ンゴットの引上軸を回転軸として円筒研削後、その軸に
対しほぼ直角方向にスライスして得られる円板につい
て、面取り、ラッピング、エッチング、鏡面研磨、洗浄
等の諸工程を経て製造され、これにより完成されたウエ
ーハは、所定の検査を経た後、包装梱包し、半導体デバ
イスを製造するユーザーに出荷され、これより半導体デ
バイスを製造するための複雑なラインに投入される。

【０００３】しかして近年、半導体デバイスはその集積
度が高くなる一方であり、その品質を安定化し製造歩留
りを向上させるため、半導体デバイスを製造する工程の
管理も、より厳しくなりつつある。このような現状にあ
って、特に半導体デバイス製造ラインにおける発塵対策
は極めて重要な問題であり、この対策の一つとして、ウ
エーハに起因する発塵を少しでも無くそうとする努力が
なされている。このウエーハに起因する発塵とは、引上
げられた結晶と、以後の加工工程に由来する場合や、完
成されたウエーハ製品が微粒子により汚染されている場
合であり、半導体デバイスの各種の製造工程において発
塵の原因となるものである。しかし、いずれの場合にお
いても、ウエーハの微粒子による汚染状況や各種の工程
におけるウエーハの発塵性の相対的評価を容易に行ない
得るようにすることは、極めて重要な課題である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで従来、ウエー
ハの発塵性評価方法として例えば、試料をフッ酸水溶液
等の液体洗浄剤に浸漬し、該洗浄剤中に脱離するパーテ
ィクルの個数を測定する方法や、試料を容器に入れて加
振した後、試料主面から脱離するパーティクルの個数を
測定する方法が知られている。しかしながら、上記の方
法は操作が面倒であり、しかも脱離して溶液中に分散し
たパーティクルを測定しようとするために精度が悪いと
いう問題があった。

【０００５】本発明は、ウエーハの発塵性の相対的評価
を容易に行ない得るようにすることの重要性および、上
記従来方法の問題点に鑑みなされたもので、その目的
は、ウエーハ主面の発塵性評価方法および装置を提供す
ること、より具体的には前記諸工程においてウエーハの
面取部を除く表裏の平坦面であるウエーハ主面に存在す
る微粒子を簡便な手段により検査することができる方法
および、その装置を提供することにある。すなわち、試
料ウエーハの主面に存在する脱離性粒子、あるいは試料
ウエーハ主面自体の欠けによって生じる発塵性粒子を参
照ウエーハの鏡面に転写させ、その粒子数を測定するこ
とで、試料ウエーハ主面における発塵性を相対的に評価
できることを見い出し、本発明を完成したものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のウエー
ハ主面の発塵性評価方法は、半導体単結晶からなるウエ
ーハ主面の発塵性を評価する方法であって、試料ウエー
ハの前記発塵性を評価する主面と、鏡面研磨された参照
ウエーハの鏡面とを互いに重ね合わせて押圧し、前記参
照ウエーハの鏡面に転写されたパーティクルを評価する
ことを特徴とするものである。

【０００７】請求項２に記載のウエーハ主面の発塵性評
価装置は、多数の孔を設けて吸着面を形成すると共に前
記孔を真空発生源に連絡したウエーハ吸着部材と、ダイ
アフラムおよび該ダイアフラムの中心部に押圧板を備え
た密閉室に加圧流体の供給源を連絡したウエーハ押圧部
材とで構成し、前記押圧板を前記ウエーハ吸着部材の吸
着面と真正面に対向させ、加圧流体を供給してダイアフ
ラムを変位させることにより押圧板とウエーハ吸着部材
の吸着面とでウエーハを均一に押圧可能としたことを特
徴とする。

【０００８】請求項３に記載のウエーハ主面の発塵性評
価装置は、請求項２の装置において、前記ダイアフラム
を円形ゴムシートで形成し、前記押圧板をセラミックま
たはガラス製の円板で形成して前記ダイアフラムと同心
状に設けたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】請求項１に記載の発塵性評価方法においては、
試料ウエーハ付着または発塵した粒子が、参照ウエーハ
との重ね合わせ・押圧により脱離して参照ウエーハの鏡
面研磨された面（以下、単に鏡面とする）に転写される
ので、該鏡面上に発生したパーティクルを観察すること
により、前記発塵性粒子の評価を行うことができる。こ
の場合、重ね合わせ・押圧前後の参照ウエーハの鏡面に
ついて、例えばパーティクルカウンタで検査し、重ね合
わせ・押圧により増加したパーティクルの個数をカウン
トすることにより、試料ウエーハ主面の発塵性粒子の粒
子径、個数等を高能率で測定することができる。また一
歩進めて、参照ウエーハに付着した脱離粒子をＳＥＭ
（走査型電子顕微鏡）で観察し、該脱離粒子に電子線を
照射することで発生する蛍光Ｘ線のエネルギーを分析す
ることにより、脱離粒子の組成を分析することも可能で
ある。

【００１０】請求項２に記載の発塵性評価装置において
は例えば、ウエーハ押圧部材の押圧板とウエーハ吸着部
材の吸着面をそれぞれ上、下にして離隔対向させ、試料
ウエーハの発塵性評価を行おうとする主面を上方に向け
て吸着面上に載置して吸着固定し、参照ウエーハの鏡面
を下方に向けて試料ウエーハ上に重ねた状態で２枚のウ
エーハを押圧部材の下部で密接させ、この押圧部材の密
閉室に加圧流体を供給すると、ダイアフラムの変位によ
り押圧板が降下し、押圧板と吸着面の間に挟持されたに
より試料ウエーハと参照ウエーハが均等の圧力で互いに
押圧されて密着し、発塵性粒子が参照ウエーハの鏡面に
転写される。

【００１１】請求項３に記載の発塵性評価装置において
は、ダイアフラムおよび押圧板を所定のとおりに構成し
たため、試料ウエーハは参照ウエーハに、請求項２の装
置にくらべて更に均等の圧力で押圧されるので、試料ウ
エーハの発塵性粒子をその全面からむらなく参照ウエー
ハに転写させることができる。

【００１２】

【実施例】次に本発明を、図面に示す実施例により、更
に詳細に説明する。 実施例１ 図１に示す本発明の発塵性評価装置を使用し、以下の手
順で試料ウエーハおよび参照ウエーハを処理し、参照ウ
エーハの被押圧面に転写されるパーティクルをパーティ
クルカウンターで検査した。

【００１３】まず、前記発塵性評価装置の構造について
説明すると、この装置はウエーハを吸着固定するための
吸着部材１１と、ウエーハ同士を押圧密着させるための
押圧部材２１とからなるものである。前記吸着部材１１
はセラミック、ガラスまたは硬質プラスチック製の円形
板体に多数の吸気孔１２を形成してなる吸着盤１３を、
金属製の長方形基盤１４の片面に取り付け、該基盤１４
に設けたノズル１５の一端を前記吸気孔１２に連通させ
ると共に他端を管路を介して真空ポンプ（図示せず）に
連絡して構成する。

【００１４】前記押圧部材２１はダイアフラム２２、該
ダイアフラムの片面側に設けたウエーハ押圧板２３等に
より密閉室３１を形成して構成する。すなわち、可撓性
材料からなる円形シートである前記ダイアフラム２２
に、セラミックまたはガラス製の円板である前記押圧板
２３を接着剤や取付け具等により同心状に取り付け、ダ
イアフラム２２の外周部を、金属製の長方形基盤２６に
設けた円環体２７の端部に固定することにより前記密閉
室３１を形成する。そして、該密閉室３１に設けたノズ
ル３２の一端を密閉室３１内に連通させると共に、他端
を管路を介してコンプレッサ（図示せず）に連絡する。
さらに、吸着部材１１と押圧部材２１の間に棒状（また
は環状）のスペーサ４１を挿入し、これらの部材をボル
ト４２でスペーサ４１に着脱可能に取り付け、吸着盤１
３と押圧板２３との間に参照ウエーハＷｒと試料ウエー
ハＷｓ重ね合わせて挟持させる。前記ダイアフラム２２
を構成する可撓性材料としては、従来ダイアフラム弁に
用いられているものを適用することができるが、中でも
ゴム系材料が好ましく、ウエーハ同士の押圧密着を、そ
の押圧面全面にわたって、より均等の圧力で行うことが
できる。

【００１５】つぎに、本発明による発塵性の評価要領お
よび結果について説明する。試料ウエーハはＣＺ法で得
られた鏡面研磨ウエーハ２枚を用い、参照ウエーハとし
てはＦＺ法で得られた鏡面研磨ウエーハ２枚を用いた。
用いたウエーハの品種はどちらもｐ型＜１００＞、直径
１５０ｍｍである。あらかじめ、押圧処理前の参照ウエ
ーハの鏡面研磨面について、パーティクルカウンタＬＳ
−６０００（ＨＩＴＡＣＨＩ ＤＥＣＯ）により検査し
てから、該検査ずみのウエーハについて下記の手順で押
圧処理を行った。図１の装置を使用するに際しては、ま
ず装置本体から吸着部材１１を取り外し、試料ウエーハ
Ｗｓを、その発塵性評価を行う主面を上に向けて吸着盤
１３上に載置した後、前記真空ポンプの作動により試料
ウエーハＷｓを吸着固定する。次いで、参照ウエーハＷ
ｒの鏡面側を下に向けて試料ウエーハＷｓ上に重ね合わ
せ、吸着部材１１を装置本体に固定して図１の状態とす
る。そして、前記コンプレッサから加圧流体として圧縮
空気を供給し、圧力１ｋｇｆ／ｃｍ² でウエーハＷｒを
Ｗｓに押圧して互いに圧着させ、その後圧縮空気の供給
を止め、逆に真空ポンプで減圧にして加圧板２３を参照
ウエーハＷｒより離脱させ、吸着部材１１を装置本体よ
り取り外し、得られた参照ウエーハＷｒの被押圧面（鏡
面）について、前記パーティクルカウンタにより検査を
行った。

【００１６】押圧処理前の参照ウエーハについての検査
結果を図２に、押圧処理後の参照ウエーハについての検
査結果を図３に、それぞれ示す。これらの図は、パーテ
ィクルカウンタのＣＲＴ上に表示されたウエーハの画像
であり、直径０．１μｍ以上のパーティクルが画像上に
点として表示されている。図３におけるパーティクルの
個数から、図２におけるパーティクルの個数を差し引い
たものが、前記押圧処理により参照ウエーハに転写・付
着した発塵性粒子の個数を示すものである。その結果、
前記試料ウエーハ主面の発塵性粒子の個数は８５６個と
測定された。同じ仕様で別の試料ウエーハおよび参照ウ
エーハを１枚ずつ用い、上記と同じ処理、検査を行った
結果、試料ウエーハ裏面の発塵性粒子の個数は７４８個
と測定された。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明で明らかように、請求項１に
記載の発塵性評価方法は、試料ウエーハ主面の発塵性粒
子を参照ウエーハの鏡面に押圧して転写させ、該押圧・
転写操作前後の参照ウエーハの鏡面を観察するものであ
るから、発塵性粒子の評価を、上記した従来方法に比べ
て簡便な操作で行うことができる効果がある。請求項２
に記載の発塵性評価装置によれば、ダイアフラムの変位
により試料ウエーハと参照ウエーハが均等な圧力で互い
に押圧・密着されるので、試料ウエーハの発塵性粒子を
むらなく参照ウエーハの鏡面に転写させることができ、
従って、発塵性粒子の評価を簡便、かつ精度良く行うこ
とができる効果がある。請求項３に記載の発塵性評価装
置によれば、ダイアフラムを円形ゴムシートで形成し、
押圧板を、平坦性の高いセラミックまたはガラス製の円
板で形成して前記ダイアフラムと同心状に設けたため、
試料ウエーハが参照ウエーハに、更に均等な圧力で押圧
されるので発塵性粒子の評価を、より精度良く行うこと
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る評価装置の一例を示す概略断面図
である。

【図２】本発明の実施例の結果を示すもので、押圧処理
前の参照ウエーハの鏡面研磨面上に発生したパーティク
ルを、パーティクルカウンタのＣＲＴ上に表示したもの
である。

【図３】本発明の実施例の結果を示すもので、押圧処理
後の参照ウエーハの鏡面研磨面（被押圧面）上に発生し
たパーティクルを、パーティクルカウンタのＣＲＴ上に
表示したものである。

【符号の説明】

１１ 吸着部材 １２ 吸気孔 １３ 吸着盤 １４ 基盤 １５ ノズル ２１ 押圧部材 ２２ ダイアフラム ２３ 押圧板 ２６ 基盤 ２７ 円環体 ３１ 密閉室 ３２ ノズル ４１ スペーサ ４２ ボルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 正己 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地 信越半導体株式会社半導体白河 研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体単結晶からなるウエーハ主面の発
   塵性を評価する方法であって、試料ウエーハの前記発塵
   性を評価する主面と、鏡面研磨された参照ウエーハの鏡
   面とを互いに重ね合わせて押圧し、前記参照ウエーハの
   鏡面に転写されたパーティクルを評価することを特徴と
   するウエーハ主面の発塵性評価方法。
2. 【請求項２】 多数の孔を設けて吸着面を形成すると共
   に前記孔を真空発生源に連絡したウエーハ吸着部材と、
   ダイアフラムおよび該ダイアフラムの中心部に押圧板を
   備えた密閉室に加圧流体の供給源を連絡したウエーハ押
   圧部材とで構成し、前記押圧板を前記ウエーハ吸着部材
   の吸着面と真正面に対向させ、加圧流体を供給してダイ
   アフラムを変位させることにより押圧板とウエーハ吸着
   部材の吸着面とでウエーハを均一に押圧可能としたこと
   を特徴とするウエーハ主面の発塵性評価装置。
3. 【請求項３】 前記ダイアフラムを円形ゴムシートで形
   成し、前記押圧板をセラミックまたはガラス製の円板で
   形成して前記ダイアフラムと同心状に設けたことを特徴
   とする請求項２に記載のウエーハ主面の発塵性評価装
   置。