(57)【要約】【課題】評価のためにウェーハを基板収納容器に収納する時間を短くでき、また、ウェーハを基板収納容器に収納したときに、ウェーハに付着した有機物の面内分布を非破壊で評価する評価方法を提供する。【解決手段】収納前のウェーハの表面光起電力信号を測定し、測定した表面光起電力信号から換算される第１特性値の、面内分布を求める第１分布測定工程と、ウェーハを基板収納容器に収納する収納工程と、基板収納容器からウェーハを取り出し、ウェーハの表面光起電力信号を測定し、測定した表面光起電力信号から換算される第２特性値の、面内分布を求める第２分布測定工程と、ウェーハの同一箇所における第１特性値と第２特性値の特性値差の、面内分布を求める特性値差分布算出工程とを有し、特性値差の面内分布を用いて、ウェーハを基板収納容器に収納したときにウェーハに付着した有機物の面内分布を評価することを特徴とする基板収納容器の評価方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン単結晶ウェーハを収納するための基板収納容器の評価方法であって、
収納前の前記シリコン単結晶ウェーハの表面光起電力信号を測定し、該測定した表面光起電力信号から換算される第１特性値の、ウェーハ面内分布を求める第１分布測定工程と、
前記シリコン単結晶ウェーハを前記基板収納容器に収納する収納工程と、
前記基板収納容器から前記シリコン単結晶ウェーハを取り出し、該取り出したシリコン単結晶ウェーハの前記表面光起電力信号を測定し、該測定した表面光起電力信号から換算される第２特性値の、ウェーハ面内分布を求める第２分布測定工程と、
前記シリコン単結晶ウェーハの同一箇所における前記第１特性値と前記第２特性値の特性値差の、ウェーハ面内分布を求める特性値差分布算出工程とを有し、
前記特性値差のウェーハ面内分布を用いて、前記シリコン単結晶ウェーハを前記基板収納容器に収納したときに前記シリコン単結晶ウェーハに付着した有機物のウェーハ面内分布を評価することを特徴とする基板収納容器の評価方法。
【請求項２】
前記第１特性値および前記第２特性値が、前記シリコン単結晶ウェーハの不純物濃度または抵抗率であることを特徴とする請求項１に記載の基板収納容器の評価方法。
【請求項３】
前記シリコン単結晶ウェーハがシリコンエピタキシャルウェーハであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板収納容器の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板収納容器の評価方法に関し、より詳しくは、基板収納容器に収納したシリコン単結晶ウェーハに付着した有機物を評価することにより基板収納容器を評価する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン単結晶ウェーハを収納して保管または搬送するために、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ  Ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｐｏｄ）あるいはＦＯＳＢ（Ｆｒｏｎｔ  Ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｓｈｉｐｐｉｎｇ  Ｂｏｘ）などの基板収納容器が用いられる。
【０００３】
特許文献１に記載されているように、従来、基板収納容器には、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトンの熱可塑性樹脂などが使用されている。このような合成樹脂から揮発した有機成分が、収納されたシリコン単結晶ウェーハに付着し、該シリコン単結晶ウェーハを有機物汚染することがある。シリコン単結晶ウェーハに付着した有機成分はパーティクルとして検出され、歩留り低下の原因となる。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１には、半導体ウェーハ収納用ケースに対して吸放湿処理を施した後に半導体ウェーハ表面の不純物を測定し、密閉前の測定結果と比較することにより収納用ケースを評価する方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、表面に絶縁層が形成された基板に電極を密着させて同じ相対湿度雰囲気の下でその表面抵抗率を経時的に測定し、洗浄直後の基板に対する測定値と比較することにより、雰囲気由来の基板表面の有機物汚染を評価する方法が開示されている。特許文献２に開示される評価装置では、絶縁性基板表面上の少なくとも２点間の電気抵抗率を測定し、その表面抵抗率に応じて基板表面の有機物汚染を評価する。
【０００６】
ところで、表面光起電力（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｇｅ：ＳＰＶ）法を用いてシリコン単結晶ウェーハの不純物濃度あるいは抵抗率を非接触で測定する装置として、ＱＣ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ社製のＳｕｒｆａｃｅ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｐｒｏｆｉｌｅｒ（以下、ＳＣＰともいう）が知られている。
【０００７】
特許文献３には、シリコン基板上に成長させたｐ型シリコンエピタキシャル層のキャリア濃度を表面光電圧法によって測定する方法において、キャリア濃度の経時変化を調べることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１２０８５９号公報
【特許文献２】特開平８−３３８８２２号公報
【特許文献３】特開平１０−２７０５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の評価方法では、合成樹脂から放出され、シリコン単結晶ウェーハ上に付着した有機物をパーティクルとして検出するには、基板収納容器にシリコン単結晶ウェーハを予め３〜６ヶ月長期保管しておく必要がある。また、特許文献１に開示される評価方法でも、シリコン単結晶ウェーハを基板収納容器内に２０日以上保管し、シリコン単結晶ウェーハが収納された基板収納容器に対して吸放湿処理を行った後に、シリコン単結晶ウェーハ上のパーティクルを評価する必要があり、評価に長期間かかるという問題がある。
【００１０】
特許文献２に開示される有機物汚染評価方法は、表面が絶縁性の基板にしか適用できないため、例えば気相成長直後のエピタキシャルウェーハのようなシリコン単結晶ウェーハを用いて、基板収納容器を評価することはできない。また、基板表面上の少なくとも２点間の電気抵抗率を測定するために、複数の導電性電極を接触させる必要がある破壊検査なので、評価に用いた基板をその後、製品として使用することができない。そのため、歩留まりが低下するという問題がある。
【００１１】
また、特許文献３では、キャリア濃度の経時変化が空乏層幅の変化、詳しくはウェーハ表面の電荷の状態の変化によるものであると予想されると記載されているが、空乏層幅の変化が起きる原因については記載がない。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、基板収納容器の評価のために基板収納容器にシリコン単結晶ウェーハを収納する時間を短くすることができ、また、基板収納容器を構成する合成樹脂から放出され、シリコン単結晶ウェーハに付着した有機成分のウェーハ面内分布を非破壊で評価することが可能な評価方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明によれば、シリコン単結晶ウェーハを収納するための基板収納容器の評価方法であって、
収納前の前記シリコン単結晶ウェーハの表面光起電力信号を測定し、該測定した表面光起電力信号から換算される第１特性値の、ウェーハ面内分布を求める第１分布測定工程と、
前記シリコン単結晶ウェーハを前記基板収納容器に収納する収納工程と、
前記基板収納容器から前記シリコン単結晶ウェーハを取り出し、該取り出したシリコン単結晶ウェーハの前記表面光起電力信号を測定し、該測定した表面光起電力信号から換算される第２特性値の、ウェーハ面内分布を求める第２分布測定工程と、
前記シリコン単結晶ウェーハの同一箇所における前記第１特性値と前記第２特性値の特性値差の、ウェーハ面内分布を求める特性値差分布算出工程とを有し、
前記特性値差のウェーハ面内分布を用いて、前記シリコン単結晶ウェーハを前記基板収納容器に収納したときに前記シリコン単結晶ウェーハに付着した有機物のウェーハ面内分布を評価することを特徴とする基板収納容器の評価方法を提供する。
【００１４】
このような基板収納容器の評価方法であれば、基板収納容器の評価のために基板収納容器にシリコン単結晶ウェーハを収納する時間を短くでき、また、基板収納容器にシリコン単結晶ウェーハを収納したときに、基板収納容器を構成する合成樹脂から放出されシリコン単結晶ウェーハに付着した有機成分の分布を非破壊で評価することが可能になる。
【００１５】
このとき、前記第１特性値および前記第２特性値が、前記シリコン単結晶ウェーハの不純物濃度または抵抗率とすることができる。
このようにすることで、基板収納容器の評価をより簡便に行うことができる。
【００１６】
またこのとき、前記シリコン単結晶ウェーハがシリコンエピタキシャルウェーハとすることができる。
このように、シリコンエピタキシャルウェーハを用いても、基板収納容器を評価することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の基板収納容器の評価方法であれば、基板収納容器の評価のために基板収納容器にシリコン単結晶ウェーハを収納する時間を短くでき、また、基板収納容器にシリコン単結晶ウェーハを収納したときに、基板収納容器を構成する合成樹脂から放出されシリコン単結晶ウェーハに付着した有機成分の分布を非破壊で評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の基板収納容器の評価方法の実施態様の一例を示すフロー図である。
【図２】本発明で用いるシリコン単結晶ウェーハの一例を示す概略図である。
【図３】本発明における、第１分布測定工程で前処理を行ったウェーハの一例を示す概略図である。
【図４】本発明における、第１分布測定工程でプラスのコロナイオンをウェーハ表面に付着させたときのウェーハの一例を示す概略図である。
【図５】本発明における、収納工程で基板収納容器に所望時間収納されて有機物が表面に堆積し、その後基板収納容器から取り出したウェーハの一例を示す概略図である。
【図６】本発明における、第２分布測定工程で基板収納容器から取り出したウェーハ表面にプラスのコロナイオンを付着させたときのウェーハの一例を示す概略図である。
【図７Ａ】実施例において、第１分布測定工程で測定したｐ型シリコンエピタキシャルウェーハの抵抗率分布の一例である。
【図７Ｂ】実施例において、第２分布測定工程で測定したｐ型シリコンエピタキシャルウェーハの抵抗率分布の一例である。
【図７Ｃ】実施例において、特性値差分布算出工程で算出した、ｐ型シリコンエピタキシャルウェーハの抵抗率差分布の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明について、実施態様の一例として、図や表を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
上記したように、従来の基板収納容器の評価方法では、基板収納容器の評価のために、ウェーハを容器に収納する期間が３〜６ヶ月と長かった。あるいは、破壊試験であるため、歩留まりが低下するという問題があった。
【００２０】
そこで、本発明者らは前述のような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、基板収納容器へウェーハを収納する前後で、表面光起電力法によってウェーハの特性値のウェーハ面内分布を求め、さらにその特性値差のウェーハ面内分布を求めることで、短時間かつ非破壊で、ウェーハを基板収納容器に収納していた時にウェーハに堆積した有機物を評価することができるということに想到した。そして、これらを実施するための最良の形態について精査し、本発明を完成させた。
【００２１】
図１の工程（ａ）に示すように、まず、シリコン単結晶ウェーハを準備する。シリコン単結晶ウェーハとしては、通常のシリコン鏡面ウェーハとすることができ、また気相成長装置から取り出したばかりのシリコンエピタキシャルウェーハとすることもできる。このように、シリコンエピタキシャルウェーハを用いても、基板収納容器を評価することができる。
【００２２】
また、シリコンエピタキシャルウェーハとしては特に限定されないが、例えば図２のようにシリコン単結晶ウェーハ上にエピタキシャル層が形成されたｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１とすることができる。ｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１は、気相成長装置から取り出したばかりであるので、その表面は清浄であり、殆ど何も付着していない。
【００２３】
次に、前処理として、酸素を含有した雰囲気中でｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１の主表面に紫外線を照射してオゾンを発生させ、図３に示すようにｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１の主表面に自然酸化膜２を形成させる。ここで、紫外線照射により形成される自然酸化膜２の厚さは１ｎｍ以下とすることができる。
【００２４】
次に、図４に示すように、自然酸化膜２を形成させたｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１の主表面にコロナチャージを実施し、プラス（＋）のコロナイオン１０を自然酸化膜２の表面に付着させる。すると、ｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１の主表面に空乏層２０が形成され、エピタキシャル層の抵抗率に応じて空乏層２０が拡がる。
【００２５】
（第１分布測定工程）
続いて、図１の工程（ｂ）に示すように、表面光起電力（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｇｅ：以下、ＳＰＶともいう）法によりｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１の第１特性値のウェーハ面内分布を求める、第１分布測定工程を行う。
【００２６】
図４に示すようなｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１に波長４５０ｎｍのパルス光を照射（４０ｋＨｚ）し、それにより起こる基板表面電位変化（ＡＣ−ＳＰＶ信号、以下、ＳＰＶ信号ともいう）を測定する。ＳＰＶ信号の測定には、ｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１を回転させながら中心部から周辺方向に向かって測定することができる。例えば、ｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１の直径が３００ｍｍとすると、測定する点を全体で略５０００ポイントとすることができる。
【００２７】
ここで、第１分布測定工程でのＳＰＶ信号の測定の所要時間は１回あたり約１５分とすることができ、短時間で測定が可能である。
【００２８】
この、測定されたＳＰＶ信号から換算される第１特性値を用いて、ウェーハ面内分布を求めることができる。
【００２９】
測定されたＳＰＶ信号から、ウェーハの特性値に換算する方法としては、まず、測定されたＳＰＶ信号から、空乏層２０の幅を求める。
ここで、ウェーハが強反転状態の場合、空乏層２０の幅はエピタキシャル層表面近傍の不純物濃度に比例することが知られている。第１分布測定工程において、ＳＰＶ信号の測定を行ったとき、ｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１は強反転状態であるため、測定された空乏層２０の幅を不純物濃度に換算することができる。
【００３０】
また、ＡＳＴＭ  ＳＴＡＮＤＡＲＤＳ  Ｆ７２３等の換算式により、不純物濃度をさらに、抵抗率に換算することができる。なお、第１特性値と後述の第２特性値は互いに同じ種類の特性値を用いるものとする。
【００３１】
このように、ＳＰＶ信号から換算される第１特性値、および第２特性値は、不純物濃度、または抵抗率とすることができる。このようにすることで、基板収納容器の評価をより簡便に行うことができる。
【００３２】
以下では、第１特性値および第２特性値として、抵抗率を用いた場合を例にして説明をする。
ＳＰＶ信号から換算された抵抗率のデータをｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１の面内の測定位置情報と関係づけ、マッピングすることにより、第１特性値のウェーハ面内分布を求めることができる。
【００３３】
（収納工程）
収納工程では、図１の工程（ｃ）に示すように、ＳＰＶ法による第１分布測定工程が終了したｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１を、評価対象の基板収納容器に所望時間収納する。
基板収納容器は絶縁性の合成樹脂で構成されており、蓋の開閉あるいは基板を収納する際の摩擦などにより帯電する。そして、合成樹脂から放出された有機成分が、その放出され易さに応じてｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１に不均一に付着する。
【００３４】
ここで、ｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１を基板収納容器に収納する時間を、５時間以下とすることができ、例えば３０分程度とすることができる。従来の有機物付着評価では、基板収納容器にｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１を予め３〜６ヶ月長期保管しておく必要があるので、大幅に評価期間を短縮することが可能である。
【００３５】
（第２分布測定工程）
続いて、図１の工程（ｄ）に示すように、第２分布測定工程を行う。
収納工程で所望時間、基板収納容器に収納したｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１を基板収納容器から取り出す。取り出したｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１に対して、前述の第１分布測定工程でのＳＰＶ法による測定と同様にして、第２特性値のウェーハ面内分布を求める第２分布測定工程を行う。
【００３６】
ここで、基板収納容器から取り出されたｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１には、図５に示すように、基板収納容器から放出された有機成分３が不均一に付着している。付着した有機成分３は帯電しており、その帯電量は付着量が多いほど高い。ｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１の主表面には、帯電した有機成分３の影響で空乏層２１が形成される。例えば、図５に示すようにｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１主表面のＬ側に付着した有機成分３がＲ側よりも多い場合、有機成分３がプラスに帯電していると、空乏層２１の幅はＲ側よりもＬ側で拡がりが大きくなる。
【００３７】
次に、図５のような状態のｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１にコロナチャージを実施し、図６に示すように、プラス（＋）のコロナイオン１１を自然酸化膜２の表面に付着させると、Ｒ側よりもＬ側で拡がりが大きい状態を維持したまま、空乏層２１の幅がさらに拡がる。
【００３８】
そして、前述した第１分布測定工程と同様にして、ＳＰＶ法によってＳＰＶ信号を測定する。そして、測定されたＳＰＶ信号を抵抗率に換算することで、第２特性値を求める。
【００３９】
この第２特性値をウェーハ面内の測定位置情報と関係づけ、マッピングすることにより、第２特性値のウェーハ面内分布を求めることができる。
【００４０】
（特性値差分布算出工程）
そして、図１の工程（ｅ）に示すように、特性値差分布算出工程を行う。
ｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１面内の同一箇所において、第１分布測定工程で得た第１特性値と、第２分布測定工程で得た第２特性値との特性値差を求める。例えば、第１特性値の抵抗率が１０Ω・ｃｍ、第２特性値の抵抗率が１２Ω・ｃｍのとき、求められる特性値差の抵抗率差は２Ω・ｃｍとなる。このとき、抵抗率差が大きい領域が有機物付着量の多いことを示す。
【００４１】
さらに、図１の工程（ｆ）に示すように、この特性値差をマッピングすることにより、ｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１に付着した有機物の分布を評価する。
特性値差をｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ１の主表面全体について求め、特性値差のマッピングをして、特性値差のウェーハ面内分布を求める。この特性値差のウェーハ面内分布を用いることで、基板収納容器に収納したときに、シリコン単結晶ウェーハに付着した有機物の分布を評価することができる。
【００４２】
なお、上記説明では、第１特性値および第２特性値として、抵抗率を用いたが、抵抗率の代わりに、不純物濃度差のウェーハ面内分布を求めることで、ウェーハに付着した有機物分布の評価をすることもできる。この場合でも、不純物濃度差の大きい領域が有機物の付着量の多いことを示す。
また、本発明での評価に用いるシリコン単結晶ウェーハは、上記のようなｐ型シリコンエピタキシャルウェーハに限定されず、例えばｎ型エピタキシャルウェーハ対しても実施することができる。この場合は、第１分布測定工程および、第２分布測定工程において、マイナス（−）のコロナイオンを自然酸化膜の表面に付着させることで、ウェーハ面内分布の測定を行うことができる。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４４】
（実施例）
直径３００ｍｍ、抵抗率１１Ωｃｍのｐ型シリコンエピタキシャルウェーハを準備し、基板収納容器であるＦＯＳＢに収納する前後にＳＰＶ法で抵抗率を測定し、その抵抗率差のウェーハ面内分布をマッピングすることにより、ＦＯＳＢに収納中に付着した有機物分布を評価した。（ＱＣ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ社製  ＱＣＳ７３００  測定点数４２１３点）
【００４５】
まず、第１分布測定工程で気相成長装置から取り出して３分後のｐ型シリコンエピタキシャルウェーハの第１特性値である抵抗率のウェーハ面内分布を求めた。その結果を図７Ａに示す。
【００４６】
続いて収納工程で、ＦＯＳＢにｐ型シリコンエピタキシャルウェーハを収納し、３０分間保管した。
３０分間保管後、第２分布測定工程でＦＯＳＢから取り出したｐ型シリコンエピタキシャルウェーハの第２特性値である抵抗率のウェーハ面内分布を求めた。その結果を図７Ｂに示す。
【００４７】
最後に、特性値差分布算出工程で、図７Ｂに示した基板収納容器に収納した後の抵抗率から、図７Ａに示した収納前の抵抗率を差し引き、その抵抗率差をマッピングし、特性値差のウェーハ面内分布を求めた。その結果を図７Ｃに示す。
図７Ｃに示すように、有機物の付着量はノッチ１２近傍のエッジ部で多く、ノッチ１２から離れるにつれて漸減していることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の基板収納容器の評価方法によると、基板収納容器に収納する前後にＳＰＶ法で測定した特性値の差のウェーハ面内分布を用いて、基板収納容器に収納したときにシリコン単結晶ウェーハに付着した有機物の分布を短時間でかつ非破壊で評価することができる。
【００４９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５０】
１…ｐ型シリコンエピタキシャルウェーハ、  ２…自然酸化膜、  ３…有機成分、
１０…コロナイオン、  １１…コロナイオン、  １２…ノッチ、
２０…空乏層、  ２１…空乏層。
【図１】
2015233040.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
2015233040.tif 000009
【図７Ｂ】
2015233040.tif 000010
【図７Ｃ】
2015233040.tif 000011