(57)【要約】【課題】これまで測定が不可能とされた粒径が5um以下の微粒子の付着力の測定という問題を解決し、容易に微粒子の付着力の測定ができる粒子付着力測定装置及び方法を提供する。【解決手段】集束イオンビーム装置内で、基板上の粒子の付着力の計測手段を備えることを特徴とする。すなわち、本発明によれば、集束イオンビーム装置内で、接触針と微小粒子の固定手段及び接触針に連動した板バネの変化量の計測により微小粒子の付着力を測定することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子が付着した基板を固定する試料台と一端を固定して立設される板バネと、前記板バネの先端に固定した接触針と、前記接触針の先端に前記粒子を固定する手段を備え、前記接触子を進退して接触及び離間させる駆動手段と、前記板バネの先端の変位を測定する測定手段とを備えたことを特徴とする粒子付着力測定装置。
【請求項２】
前記接触針の先端に前記粒子の固定と、前記接触子を進退して接触及び離間させる状態を、集束イオンビームを走査することにより発生した二次電子を検出して観察することが可能であることを特徴とする請求項１に記載の粒子付着力測定装置。
【請求項３】
前記接触針の先端に前記粒子を固定する手段が、デポジション加工するであることを特徴とする請求項１及び請求項２に記載の粒子付着力測定装置。
【請求項４】
前記接触針の先端に前記粒子を固定する手段が、マニュピレータを前記粒子で挟むことで行い、前記マニュピレータの挟む操作が静電気で行うことを特徴とする請求項１から請求項３に記載の粒子付着力測定装置。
【請求項５】
前記接触針の先端に固定した前記粒子を引っ張る力を前記板バネの変位量に基づいて測定する測定手段とを備えたことを特徴とする請求項１から請求項３に記載の粒子付着力測定装置。
【請求項６】
前記変化量の測定手段は、レーザ光を照射するレーザ変位計による変化の測定や圧電素子による電圧の変位の測定であり、前記変化量により前記粒子を引っ張る力を測定することを特徴とする請求項５に記載の粒子付着力測定装置。
【請求項７】
前記接触針の先端に固定した前記粒子を引っ張って粒子を取り除く手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４に記載の粒子除去装置。
【請求項８】
請求項１から請求項５記載の粒子付着力測定装置または請求項７記載の粒子除去装置により製造されることを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は粒子の付着力を測定する粒子付着力測定装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来、微小粒子の付着力を測定する方法としては遠心法、光学顕微鏡法などが用いられていた。
【０００３】
例えば、遠心法は、特開２００６−２２０４７２号公報に開示されている。
【０００４】
粒子が付着した試料基板を回転させ、粒子が前記試料基板から脱離したときの粒子の粒径、比重及び前記試料基板からの分離時のロータの回転数を用いて粉体の付着力を算出することが開示されている。
【０００５】
また、光学顕微鏡法は、特開２００３−２９４６０８号公報に開示されている。光学顕微鏡での観察下で、基板上の粒子に接触針を接着剤で接着し、接触針を移動して、基板から粒子が離れたときの接触針の変位から付着力を測定することが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２２０４７２号公報
【特許文献２】特開２００３−２９４６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特開２００６−２２０４７２号公報に開示されている粒子の付着力を測定する装置は、遠心力を利用しているため、粒子か小さくなるほど、前記粒子にかかる遠心力が小さくなるため、約5um以下の粒子の付着力の測定ができない。
【０００８】
また、前記特開２００３−２９４６０８号公報に開示されている粒子の付着力を測定する装置は、粒子と接触針を接着剤で接着する際、光学顕微鏡で観察しながら測定対象の粒子と接触針の位置合わせするため、径が10um程度以下の微小粒子の観察が困難なことから径が10um程度以上の粒子しか計測ができない。また、粒子に接触針を接着剤で接着するため、粒径が小さくなるほど粒子と接触針以外の領域に接着剤を付けずに行うことが困難である。また、接着の状態に個人差も生じる。
【０００９】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、上述した従来技術の欠点、すなわち、これまで測定が不可能とされた粒径が5um以下の微粒子の付着力の測定という問題を解決し、容易に微粒子の付着力の測定できる粒子付着力測定装置及び方法を提供することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
図１に本発明の基本概念図である本発明の粒子付着力測定装置の断面を示す。この図にしたがって、本発明の概要を説明する。
【００１１】
本発明の粒子付着力測定装置は、上記課題を解決するために粒子１が付着した基板２を固定する試料台３と一端を固定して立設される板バネ４と、前記板バネの先端に固定した接触針５と、前記接触針の先端に前記粒子を固定する手段を備え、前記接触子を進退して接触及び離間させる駆動手段６と、前記板バネの変位を測定する測定手段７を備えたことを特徴とする粒子付着力測定装置である。
【００１２】
前記接触針の先端に前記粒子の固定と、前記接触子を進退して接触及び離間させる状態を、集束イオンビーム装置８から照射される集束イオンビーム９を走査することにより発生した二次電子を荷電粒子検出器１０で検出して観察することが可能である。
【００１３】
ここで、前記接触針の先端に前記粒子を固定する手段が、デポジション装置１１によるデポジション加工で行うことを特徴とする。ここで、デポジションする材料１２は、デポジションができれば特に限定はない。これを図２に示す。前記接触針の先端と前記粒子のみを固定することが目的のため、他の領域にデポジションしないようにデポジションの領域を制御しやすい材料が望ましい。デポジションの領域の径10nm程度の制御が可能なデポジション材料が望ましい。例えば、ダイヤモンドライクカーボンでデポジションを行う。
【００１４】
前記板バネの先端に前記粒子を固定するその他の手段が、マニュピレータで行う方法である。図３（a）に示す前記マニュピレータ１３の先端に電荷を与える。例えば、電荷を与えてマニュピレータの先端をプラスに帯電１４させると、静電気反発力でマニュピレータの先端が開く。マニュピレータで粒子を挟んだ後、電荷を除くことにより、マニュピレータの先端が閉じ、前記マニュピレータの先端に前記粒子を固定することができる。ここで、マニュピレータの先端をプラスにチャージしたが、マイナスにチャージしても同様にマニュピレータの先端の開閉操作が可能であり、前記マニュピレータの先端に前記粒子を固定することができる。
【００１５】
以上のように前記接触針の先端に固定した前記粒子や前記マニュピレータの先端に固定した前記粒子を引っ張る力を、前記板バネの変位量に基づいて測定することにより基板と粒子間の付着力を測定することができる。ここで、引っ張る方向は、基板に対して垂直でも平行でも、特に引っ張る方向に制限はない。
【００１６】
前記変化量の測定手段は、レーザ光を照射するレーザ変位計の変位の測定や圧電素子による電圧の変位の測定であり、前記変化量により前記粒子を引っ張る力を測定することができる。
【００１７】
また、本発明の粒子付着力測定装置では、粒子と基板間の付着力の他に、基板と基板間や粒子と粒子間の付着力の測定も可能である。
【００１８】
本発明の粒子付着力測定装置では、前記デポジションにより前記接触針に粒子を固定して引っ張ったり、前記マニュピレータで粒子を挟んで引っ張ることにより基板上の粒子を取り除くことも可能である。
【００１９】
また、本発明は、本発明の粒子付着力測定装置を用いて基板上の粒子除去を行うことにより製造されることを特徴とするデバイス製造方法でもある。
【００２０】
具体的には、図１に本発明の基本概念図である本発明の粒子付着力測定装置の断面を示す。この図にしたがって、本発明の概要を説明する。ただし、粒子の除去には、接触針に連動する板バネ４と前記板バネの変位を測定する測定手段７は、粒子の付着力を測定する手段のため、粒子の除去には不要である。ただし、接触針に連動する板バネ４と前記板バネの変位を測定する測定手段７が、特に問題はない。
【００２１】
本発明の粒子付着力測定装置は、上記課題を解決するために粒子１が付着した基板２を固定する試料台３と、前記板バネの先端に固定した接触針５と、前記接触針の先端に前記粒子を固定する手段を備え、前記接触子を進退して接触及び離間させる駆動手段６を備えたことを特徴とする装置である。
【００２２】
前記接触針の先端に前記粒子の固定と、前記接触子を進退して接触及び離間させる状態を、集束イオンビーム装置８から照射される集束イオンビーム９を走査することにより発生した二次電子を荷電粒子検出器１０で検出して観察することが可能である。
【００２３】
ここで、前記接触針の先端に前記粒子を固定する手段が、デポジション装置１１によるデポジション加工で行うことを特徴とする。ここで、デポジションする材料１２は、デポジションができれば特に限定はない。これを図２に示す。前記接触針の先端と前記粒子のみを固定することが目的のため、他の領域にデポジションしないようにデポジションの領域を制御しやすい材料が望ましい。デポジションの領域の径10nm程度の制御が可能なデポジション材料が望ましい。例えば、ダイヤモンドライクカーボンでデポジションを行う。
【００２４】
前記板バネの先端に前記粒子を固定するその他の手段が、マニュピレータで行う方法である。図３（a）に示す前記マニュピレータ１３の先端に電荷を与える。例えば、電荷を与えてマニュピレータの先端をプラスに帯電１４させると、静電気反発力でマニュピレータの先端が開く。マニュピレータで粒子を挟んだ後、電荷を除くことにより、マニュピレータの先端が閉じ、前記マニュピレータの先端に前記粒子を固定することができる。ここで、マニュピレータの先端をプラスにチャージしたが、マイナスにチャージしても同様にマニュピレータの先端の開閉操作が可能であり、前記マニュピレータの先端に前記粒子を固定することができる。
【００２５】
以上のように前記接触針の先端に固定した前記粒子や前記マニュピレータの先端に固定した前記粒子を引っ張ることにより基板から粒子を除去する。ここで、引っ張る方向は、基板に対して垂直でも平行でも、特に引っ張る方向に制限はない。
【００２６】
また、本発明の装置では、基板からの粒子の除去の他に、基板同士や粒子同士の除去も可能である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、基板上の微小粒子の付着力を容易に測定するという問題を解決することが可能になる。付着力の正確な値が分かることにより、基板上の粒子の除去に必要な洗浄手段を検討する指針となり、高清浄度がますます要求される磁気ディスク装置等、電子デバイスの清浄度管理がしやすくなり、高歩留まりに製造することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２９】
本発明の粒子付着力測定装置を用いてＳｉ基板上に付着した径0.2um〜１９umのポリスチレン粒子の付着力を測定した。
【００３０】
本実施例で用いた粒子付着力測定装置は、ポリスチレン粒子が付着したＳｉ基板を固定する試料台と一端を固定して立設される板バネと、前記板バネの先端に固定した接触針と、前記接触針の先端に前記粒子を固定する手段を備え、前記接触子を進退して接触及び離間させる駆動手段と、前記板バネの変位を測定する測定手段を備えたことを特徴とする粒子付着力測定装置である。
【００３１】
また、前記接触針の先端に前記粒子の固定を行った。そして、前記接触子を進退して接触及び離間させる状態を集束イオンビーム装置から照射される集束イオンビームを走査することにより発生した二次電子を荷電粒子検出器で検出して観察した。
【００３２】
ここで、前記接触針の先端への前記粒子の固定をダイヤモンドライクカーボンによるデポジションで行った。
【００３３】
以上のように前記接触針の先端に固定した前記粒子を引っ張る力を、前記板バネの変位量に基づいて測定することにより基板と粒子間の付着力を測定した。ここで、引っ張る方向は、基板に対して垂直で行った。前記変化量の測定手段は、圧電素子による電圧の変位の測定により行った。以上の方法で測定した結果を図４に示す。
【実施例２】
【００３４】
実施例１の場合と同様に本発明の粒子付着力測定装置を用いてＳｉ基板上に付着した径0.02um〜１umのポリスチレン粒子の付着力を測定した。
【００３５】
本実施例では、板バネの先端に前記粒子を固定する手段が、マニュピレータで行う方法である。図３（a）に示す前記マニュピレータの先端に電荷を与える。本実施例では、電荷を与えてマニュピレータの先端をプラスに帯電させ、静電気反発力でマニュピレータの先端が開き、粒子を挟んだ後、電荷を除くことにより、マニュピレータの先端が閉じ、前記マニュピレータの先端に前記粒子を固定した。
【００３６】
以上のように前記マニュピレータの先端に固定した前記粒子を引っ張る力を、前記板バネの変位量に基づいて測定することにより基板と粒子間の付着力を測定した。ここで、引っ張る方向は、基板に対して垂直に行った。
【００３７】
前記変化量の測定は、レーザ光を照射するレーザ変位計の変位の測定により行う。
【００３８】
以上の方法で測定した結果を図５に示す。
【実施例３】
【００３９】
実施例２の場合と同様の本発明の粒子付着力測定装置を用いてＳｉ基板上に付着した異物の除去を行った。
【００４０】
本実施例で用いた装置は、異物が付着したＳｉ基板を固定する試料台と一端を固定して立設される板バネと、前記板バネの先端に固定した接触針と、前記接触針の先端に前記粒子を固定する手段を備え、前記接触子を進退して接触及び離間させる駆動手段を備えたことを特徴とする装置である。
【００４１】
また、前記接触針の先端に前記粒子の固定を行った。そして、前記接触子を進退して接触及び離間させる状態を集束イオンビーム装置から照射される集束イオンビームを走査することにより発生した二次電子を荷電粒子検出器で検出して観察した。
【００４２】
ここで、前記接触針の先端への前記粒子の固定をダイヤモンドライクカーボンによるデポジションで行った。
【００４３】
以上のように前記接触針の先端に固定した前記粒子を引っ張ることによりＳｉ基板から異物の除去を行った。ここで、引っ張る方向は、基板に対して平行にした。
【００４４】
以上の方法で異物の除去を行い、Ｓｉ基板上の異物を低減することができ、高歩留りに半導体装置を製造することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、基板上の粒子の除去に必要な洗浄手段を検討する際の指針となり、高清浄度がますます要求される磁気ディスク装置等、電子デバイスの清浄度管理がしやすくなり、高歩留まりに製造することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施例１を説明するための本発明の粒子付着力測定装置の概念図である。
【図２】本発明の粒子付着力測定装置に構成されている接触針と粒子を固定する方法を説明するための図である。
【図３】本発明の粒子付着力測定装置に構成されているマニュピレータと粒子を固定する方法を説明するための図である。
【図４】本発明の粒子付着力測定装置による測定結果を説明するための図である。
【図５】本発明の粒子付着力測定装置による測定結果を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…粒子、２…基板、３…試料台、４…板バネ、５…接触針、６…駆動手段、７…板バネの変位を測定する測定手段、８…集束イオンビーム装置、９…集束イオンビーム、１０…荷電粒子検出器、１１…デポジション装置、１２…デポジションの領域、１３…プラスチャージ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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