(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯＰを有しないシリコンウェーハの表面に、垂直方向および２０〜４０度の傾斜方向の２方向からレーザ光を照射し、
上記垂直入射により得られたウェーハ表面の厚さ０．１μｍ未満の有機物凝集体を含むパーティクルの個数から、上記傾斜入射で得られた有機物凝集体を含まないパーティクルの個数を差し引くことで、この有機物凝集体の個数を計測して評価するシリコンウェーハ表面の微量有機物の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はシリコンウェーハ表面の微量有機物の評価方法、詳しくは、例えばウェーハケースに長期保管されたシリコンウェーハの表面に発生した有機物凝集体の個数を計測するシリコンウェーハ表面の微量有機物の評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
研磨、洗浄後、デバイス工場へ出荷されるシリコンウェーハは、ウェーハケースに収納されて、運搬し、保管される。
ところで、このウェーハケースが、ポリプロピレン製のケース本体および中子と、ポリカーボネイト製の蓋とからなる場合、例えば１ヵ月以上もの長期にわたって保管していると、原因は解明されていないものの、ウェーハ表面に、直径１０μｍ，厚さ０．１μｍくらいの真円状をした微量な有機物の凝集体が発生する場合がある。
【０００３】
このような有機物凝集体は、デバイスの微細化が進み、かつチップ面積が大きくなるにつれて、デバイスの製品歩留りや信頼性に大きな影響を与えてしまう。これは、ウェーハ表面の外観形状不良が、製品歩留りの低下の最大要因となっているためである。その結果、有機物凝集体が多ければ不良品となり、製品歩留りなどを低下させる。
そこで、この有機物凝集体を検出し、検出により有機物凝集体が多いと判明したシリコンウェーハを、デバイス製造ライン外に排出する必要がある。例えば再洗浄などを施すこととなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来、デバイス工程前に行われているウェーハ表面の検査では、低角入射のパーティクル検出装置を用いて、パーティクルの検査が実施されることがある。
しかしながら、この有機物凝集体は、高さが０．１μｍ程度と低いために、低角入射のパーティクル検出装置では検出されにくいという問題点があった。
【０００５】
【発明の目的】
そこで、この発明は、シリコンウェーハの表面に存在する有機物凝集体の個数を計測して、この有機物凝集体の多寡を評価することができるシリコンウェーハ表面の微量有機物の評価方法を提供することを、その目的としている。
また、この発明は、シリコンウェーハを保管する状況（例えばプラスチックケース）の評価をも行うことを、その目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ＣＯＰを有しないシリコンウェーハの表面に、垂直方向および２０〜４０度の傾斜方向の２方向からレーザ光を照射し、上記垂直入射により得られたウェーハ表面の厚さ０．１μｍ未満の有機物凝集体を含むパーティクルの個数から、上記傾斜入射で得られた有機物凝集体を含まないパーティクルの個数を差し引くことで、この有機物凝集体の個数を計測して評価するシリコンウェーハ表面の微量有機物の評価方法である。
評価されるシリコンウェーハは、どのような発生原因によりウェーハ表面に有機物凝集体が生じたかは限定されない。例えばポリプロピレン製の部品と、ポリカーボネイト製の部品とを有するウェーハケースなどが挙げられる。
また、シリコンウェーハ表面に垂直方向からレーザ光を照射するパーティクル検出装置は特に限定されない。例えば、テンコール株式会社製の「ＳＳ６２００」，「ＳＰ−１」，株式会社日立製作所製「ＬＳ−６３１０」，ＡＤＥ社製「ＷＩＳ−ＣＲ８０」などが挙げられる。
【０００７】
さらに、傾斜方向からレーザ光を照射するパーティクル検出装置も特に限定されない。例えばテンコール株式会社製の「ＳＳ６４２０」などが挙げられる。
レーザ光の入射角度は２０〜８０度、特に２０〜４０度が好ましい。２０度未満では、微小なパーティクルを正確に検知することが出来なくなる。一方、８０度を超えると、対象となる有機物凝集体を計測することとなる。
【０００８】
【作用】
この発明によれば、まず、表面にＣＯＰを有しないシリコンウェーハを所定の検査位置にセットする。その後、例えばウェーハ表面に垂直方向からレーザ光を照射して、ウェーハ表面に存在する有機物凝集体を含む微細なごみなどのパーティクルの合計数を計測する。
次に、このウェーハ表面対して傾斜方向からレーザ光を照射する。これにより、ウェーハ表面に存在する有機物凝集体を除いたパーティクル数を計測する。
そして、前者の有機物凝集体を含むパーティクル数から、後者の有機物凝集体を含まないパーティクル数を差し引くことにより、この有機物凝集体の個数が、簡単な演算により求められる。しかも、この演算結果から、その高さがわずかに０．１μｍくらいと低くて、従来方法では検出がしづらかった有機物凝集体の多寡状態を評価することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施例に係るシリコンウェーハ表面の微量有機物の評価方法における垂直入射によるパーティクル検出中の説明図である。図２は、この発明の一実施例に係るシリコンウェーハ表面の微量有機物の評価方法における傾斜入射によるパーティクル検出中の説明図である。
【００１０】
図１において、１０はこの発明の一実施例に係るシリコンウェーハ表面の微量有機物の評価方法が適用されたシリコンウェーハ表面の微量有機物の検査装置１０（以下、単に微量有機物検査装置１０という場合がある）である。この微量有機物検査装置１０は、シリコンウェーハＷの表面に存在する微量な有機物凝集体ａ（直径ｄ＝１０μｍ，厚さｔ＝０．１μｍ程度），微細なごみなどを、垂直方向からレーザ光を入射させることで検査する第１のパーティクル検出装置１１と、シリコンウェーハＷの表面に存在する有機物凝集体を除く、他の微細なごみなどを、２０度の傾斜角度でウェーハ表面に照射させることで検査する第２のパーティクル検出装置１２とを備えている。なお、この第２のパーティクル検出装置１２は、第１のパーティクル検出装置１１より下流に設置されている。
【００１１】
ここで使用されているシリコンウェーハＷは、例えばＣＺ法により引き上げられたシリコン単結晶棒を、ブロック切断、ウェーハ切断、面取り、機械的化学的研磨、ＲＣＡ洗浄による最終洗浄を施して得られ、その後、ポリプロピレン製のケース本体および中子と、ポリカーボネイト製の蓋とからなるウェーハケースに収納して出荷し、デバイス工場の倉庫で１ヵ月間ほど保管されていたシリコンウェーハである。なお、評価されるシリコンウェーハＷは、ウェーハ表面が鏡面に仕上げられている。
第１のパーティクル検出装置１１は、具体的にはテンコール株式会社製の「ＳＳ６２００」である。すなわち、シリコンウェーハＷの表面に対して、垂直方向からレーザ光を照射することで、この表面に存在する最小０．１０μｍのパーティクルの個数を検出する装置である。
【００１２】
この装置構成は、ウェーハ表面に対して直交配置されたレーザ光の光源１３と、この光源１３を中心にして垂直面内でそれぞれ左右に２チャンネル（明視野用、暗視野用）ずつ放射配置されたホトマルチプライヤ１４とを備えている。上方の光源１３からウェーハ表面へ向かって、９０°で照射されたレーザ光は、鏡面加工されたウェーハ表面に付着した有機物凝集体ａ，微細なごみなどのパーティクルに当たって乱反射する。反射光は、図１矢印に示すように放射状に広がる。これを任意のホトマルチプライヤ１４が捕獲することで、シリコンウェーハＷの表面に存在する有機物凝集体ａを含むパーティクルの全体の個数を検出する。
【００１３】
図２に示す第２のパーティクル検出装置１２は、具体的にはテンコール株式会社製の「ＳＳ６４２０」である。すなわち、シリコンウェーハＷの表面に対して、斜め上方向からレーザ光を照射して、このウェーハ表面上の有機物凝集体ａを除く、最小０．１５μｍの微細なごみなどのパーティクルをカウントする。
その装置構成は、シリコンウェーハＷの上方一側部に配置されて、レーザ光をシリコンウェーハＷに対して平行に上方照射する光源１５と、このレーザ光をシリコンウェーハＷ側へ下方屈曲させるミラー１６と、ビームエキスパンダ１７と、これを通過したレーザ光を集光するレンズ１８と、シリコンウェーハＷの上方他側部に配置されて、ウェーハ表面から反射したレーザ光を捕獲する大型のホトマルチプライヤ１９とを備えている。
【００１４】
光源１５から照射されたレーザ光は、ミラー１６によりウェーハＷの表面に対して２０度の角度で屈曲し、その後、ビームエキスパンダ１７，レンズ１８を経て、ウェーハ表面に照射される。このうち、パーティクルに当たって反射した反射光を２チャンネル（明視野用・暗視野用）のホトマルチプライヤ１９が捕獲することで、このパーティクルの検出が行われる。
ただし、ここでは、前述したように有機物凝集体ａの検出を行うことはできない。これは、有機物凝集体ａの厚さｔが、０．１μｍと極めて薄いパーティクルであるために、傾斜方向からの光であると、側方の検出器では、凝集体ａを捕獲可能な良好な反射光が得られないためである。
【００１５】
ここで、ＳＳ６４２０によるスキャニング技術を説明すると、スキャン平面にウェーハ表面を置いた状態で、焦点機構が対象シリコンウェーハＷを上下させる。シリコンウェーハＷは、一定の速度で波長４８８ｎｍの高速テレセントリック・スキャニング・レーザビームの中を移動する。このレーザビームは、基板表面を２０°の角度で横切った時、直径７５μｍの円を投射するように焦点を合わせている。また、このスキャニングビームは、シリコンウェーハＷ上の直線パスを前後に横切り、確実にシリコンウェーハＷ全体をサンプリングしている。
【００１６】
レーザビームがシリコンウェーハＷ上のＬＰＤ（異物）を照らすと、光が入射点から全方向へ散乱する。この散乱光の一部が収集され、低ノイズ光電子増倍管に導かれて増幅する。低ノイズ光電子増倍管ＰＭＴから出力されたアナログ信号は、高速アナログ−デジタル変換器によってデジタル化される。データ収集電子回路が、このデジタル変換器を定期的にサンプリングし、シリコンウェーハＷの表面のラスタ画像を生成する。それから、このラスタ画像が、パイプラインプロセッサと専用の汎用コンピュータで分析されて、表面測定データを作成，表示，および操作するものである。
【００１７】
次に、この微量有機物検査装置１０を用いたシリコンウェーハ表面の微量有機物の評価方法を説明する。
図１に示すように、シリコンウェーハＷを、第１のパーティクル検出装置１１の検出ステージに、水平状態で配置する。
その後、シリコンウェーハＷの表面に存在する有機物凝集体ａ，微細なごみなどを検査する。すなわち、ウェーハ表面のパーティクル検査においては、第１のパーティクル検出装置１１の光源１３からウェーハ表面へ向かって９０°でレーザ光を照射し、その反射光をホトマルチプライヤ１４で捕獲することで、ウェーハ表面に付着した有機物凝集体ａを含むパーティクルをカウントする。
このように、第１のパーティクル検出装置１１では、ウェーハ表面に対して垂直方向からレーザ光が入射される。したがって、図１の部分拡大図に示すように、高さの低い有機物凝集体ａからの反射光も、良好にホトマルチプライヤ１４を用いて捕獲することができる。
【００１８】
次に、このシリコンウェーハＷを第１のパーティクル装置１２の検出ステージに移送する。
ここで、第２のパーティクル検出装置１２により、ウェーハ表面に対して、光源１５より傾斜方向からレーザ光を照射する。そして、その反射光をホトマルチプライヤ１９により捕獲する。これにより、ウェーハ表面に存在する微細なごみなどのパーティクルが検出される。
しかしながら、この第２のパーティクル検出装置１２では、レーザ光の入射角度が小さいために、図２の部分拡大図に示すように、厚さが０．１μｍ程度の高さのない有機物凝集体ａでは、その反射光の反射角度が小さい。したがって、ホトマルチプライヤ１９では、良好にその反射光を捕獲することができない。これにより、第２のパーティクル検出装置１２により検出可能なパーティクルとしては、この有機物凝集体ａを除いた微細なごみなどということになる。
【００１９】
その後、この微量有機物検査装置１０の制御部（図外）内において、第１のパーティクル検出装置１１で得られたパーティクルの個数から、第２のパーティクル検出装置１２のパーティクルの個数を差し引くという簡単な演算により、このシリコンウェーハＷの表面に存在する有機物凝集体ａの個数を計測し、その得られた結果に基づいて、検体であるシリコンウェーハＷ上の有機物凝集体ａの多寡を評価する。
このように、ウェーハ表面上の有機物凝集体ａの個数を計測する際に、ウェーハの表面に垂直方向および傾斜方向からレーザ光を照射し、その後、簡単な演算を行うことで有機物凝集体ａの個数を測定するようにしたので、この有機物凝集体ａの多い状態または少ない状態の評価を容易に下すことができる。
【００２０】
【発明の効果】
この発明によれば、ウェーハの表面に垂直方向および傾斜方向からレーザ光を照射して、ウェーハ表面に存在する有機物凝集体を計測するようにしたので、この高さが低い有機物凝集体のウェーハ表面上で多いか否かの評価を簡単に行うことができる。特に、樹脂製ケースに保管したウェーハ表面の清浄度の評価を簡単に行うことができる。よって、樹脂製ケース自体の清浄度を評価することができる。また、ウェーハの洗浄などの評価も行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係るシリコンウェーハ表面の微量有機物の評価方法における垂直入射によるパーティクル検出中の説明図である。
【図２】この発明の一実施例に係るシリコンウェーハ表面の微量有機物の評価方法における傾斜入射によるパーティクル検出中の説明図である。
【符号の説明】
１０  シリコンウェーハ表面の微量有機物の検査装置、
１１  第１のパーティクル検出装置、
１２  第２のパーティクル検出装置、
Ｗ  シリコンウェーハ、
ａ  有機物凝集体。
【図１】
0003627562.tif 000002
【図２】
0003627562.tif 000003