(57)【要約】【課題】セラミックス部材等の被測定物から発生するパーティクルの評価を実使用環境に近い条件下で評価が可能なパーティクル評価装置を提供する。【解決手段】本パーティクル評価装置は、内部が清浄に保たれた筐体２と、前記筐体２内に収容され被測定物Ｓを保持する保持手段３と、前記保持手段３に振動を与える振動付与手段４と、前記筐体２内に収容されかつ、前記被測定物Ｓの下方に設けられ、前記被測定物Ｓから発生するパーティクルを捕捉するウェーハを備え、前記ウェーハの表面を評価するパーティクル評価手段５を有する。【選択図】  図１
2005093932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が清浄に保たれた筐体と、前記筐体内に収容され被測定物を保持する保持手段と、前記保持手段に振動を与える振動付与手段と、前記筐体内に収容されかつ、前記被測定物の下方に設けられ、前記被測定物から発生するパーティクルを捕捉するウェーハを備え、前記ウェーハの表面を評価するパーティクル評価手段を有することを特徴とするセラミックス部材パーティクル評価装置。
【請求項２】
内部が清浄に保たれた筐体と、前記筐体内に収容され被測定物を保持する保持手段と、前記保持手段に振動を与える振動付与手段と、前記保持手段に保持された被測定物に直接衝撃を与える衝撃付与手段と、前記筐体内に収容されかつ、前記被測定物の下方に設けられ、前記被測定物から発生するパーティクルを捕捉するウェーハを備え、前記ウェーハの表面を評価するパーティクル評価手段を有することを特徴とするセラミックス部材パーティクル評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパーティクル評価装置に係わり、特に半導体ウェーハ製造時において使用されるセラミックス部材から発生するパーティクルを擬似的に再現し評価するパーティクル評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハの製造、評価等に使用される半導体製造装置では、半導体ウェーハを製造、搬送するための部材として、例えば、熱処理用サセプタやウェーハ搬送用フォーク等のセラミックス部材が主として用いられている。このような半導体ウェーハ製造用部材は、近年のウェーハの大口径化に伴い、より大型化し、より多用途に用いられるようになってきた。これらのセラミックス部材は、主に、アルミナ・ＣＶＤコートやＳｉＣなどが用いられているが、これらの材質の問題点として、部材使用時における部材からのパーティクルの発生による半導体ウェーハへの付着が懸念されており、この対策として、長期のモニターによって得られたデータを基にして、パーティクル数を規定する等の装置管理が講じられている。このような長期のモニターによる方法では、データを得るのに長時間を要する。
【０００３】
なお、特許文献１には、ウェーハ収納部材のうち内部に液体を収容し得るウェーハケース本体、上蓋等の容器状部材内に純水を注入し、これに低周波振動又は超音波振動を附与し、純水中のパーティクルの個数をカウントし、半導体ウェーハを保管あるいは輸送するためのウェーハケースに付着するパーティクル及びウェーハケース自体から発生するパーティクルの双方を、定量的に検知し、評価する方法が提案されている。しかし、特許文献１の方法は、純水を用いたウェーハ収納部材のパーティクル評価であり、前記セラミックス部材の実使用環境（大気中）では評価することが出来ないため、正確に半導体ウェーハ製造、評価時に影響を及ぼすセラミックス部材のパーティクル評価には適さない。
【０００４】
さらに、特許文献２には、サンプルの石英ガラスを純水に浸漬し、純水に超音波振動を加え、石英ガラス治具サンプル表面及びマイクロクラック内部に存在するパーティクルを振動により純水中に遊離させ、液中パーティクルカウンターでカウントして石英ガラス製半導体用治具を評価する方法が提案されている。しかし、特許文献２の方法は、純水を用いた石英ガラス製サンプルのパーティクル評価であり、前記セラミックス部材の実使用環境（大気中）では評価することが出来ないため、正確に半導体ウェーハ製造、評価時に影響を及ぼすセラミックス部材のパーティクル評価には適さない。
【０００５】
そこで、セラミックス部材から発生するパーティクルの評価を実使用環境に近い条件下で評価が可能となるパーティクル評価装置が要望されていた。
【特許文献１】特開平９−５２２７号公報（段落［００１２］、［００２３］、図１）
【特許文献２】特開２０００−１２６６９号公報（段落［０００６］、［００１０］、［００１４］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、セラミックス部材から発生するパーティクルを実使用環境に近い条件下で評価が可能なパーティクル評価装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、内部が清浄に保たれた筐体と、前記筐体内に収容され被測定物を保持する保持手段と、前記保持手段に振動を与える振動付与手段と、前記筐体内に収容されかつ、前記被測定物の下方に設けられ、前記被測定物から発生するパーティクルを捕捉するウェーハを備え、前記ウェーハの表面を評価するパーティクル評価手段を有することを特徴とするセラミックス部材パーティクル評価装置が提供される。これにより、被測定物から発生するパーティクルを実使用環境に近い条件下で評価が可能となるパーティクル評価装置が実現される。
【０００８】
また、本発明の他の態様によれば、内部が清浄に保たれた筐体と、前記筐体内に収容され被測定物を保持する保持手段と、前記保持手段に振動を与える振動付与手段と、前記保持手段に保持された被測定物に直接衝撃を与える衝撃付与手段と、前記筐体内に収容されかつ、前記被測定物の下方に設けられ、前記被測定物から発生するパーティクルを捕捉するウェーハを備え、前記ウェーハの表面を評価するパーティクル評価手段を有することを特徴とするセラミックス部材パーティクル評価装置が提供される。これにより、振動付与手段による振動と衝撃付与手段の両方を用いることでより過敏な条件でパーティクルを評価できるパーティクル評価装置が実現される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係わるパーティクル評価装置によれば、被測定物から発生するパーティクルを実使用環境に近い条件下で評価が可能なパーティクル評価装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係わるパーティクル評価装置の第１実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は本発明に係わるパーティクル評価装置の第１実施形態の概念図である。
【００１２】
図１に示すように、本発明に係わるパーティクル評価装置１は、内部が清浄に保たれた筐体２と、この筐体２内に収容されており被測定物Ｓを保持する保持手段３と、この保持手段３に振動を与える振動付与手段４と、筐体２内に収容されかつ、被測定物Ｓの下方に設けられ、この被測定物Ｓから発生するパーティクルを捕捉し評価するパーティクル評価手段５を有している。
【００１３】
筐体２は、この筐体２内を被測定物Ｓが実際に使用されるような実使用環境下（例えば、クラス１程度）を再現できる程度の密閉状態が保たれており、その上部には筐体２内をクラス１程度に保つための一般的なクリーンユニット２ａが天板２ｂに設けられている。また、筐体２は無底であり、装置基台６の載置板６ａに載置されている。この載置板６ａは筐体２の底板を兼ねており、多数の排気孔（図示せず）が設けられ、クリーンボックスからのダウンフローにより筐体２内が清浄な状態に保たれるようになっている。
【００１４】
保持手段３は、載置板６ａに載置された台板３ａと、この台板３ａに立設され上端部が筐体２の天板２ｂを貫通する支柱３ｂと、この支柱３ｂに取り付けられ、取り付け高さが異なる例えば２個の支持アーム３ｃと、この支持アーム３ｃの先端に取り付けられたクランプ部３ｄを有している。なお、支持アームは必ずしも、複数個設ける必要はなく、支柱に昇降自在に取り付ければ、１個であってもよい。
【００１５】
また、振動付与手段４は、載置板６ａを介して保持手段３の台板３ａに対向して載置板６ａの裏面に取り付けられた低周波振動子４ａと、この低周波振動子４ａを振動させるために周波数を乗せた電気信号を作り、装置基台６に収納された発振器４ｂと、この発振器４ｂからの電気信号を増幅して低周波振動子４ａに入力し、装置基台６に収容された増幅器４ｃを有している。低周波振動子４ａの振動の範囲は、実際に使用されるステッピングモータに合わせ１０〜１２０００Ｈｚまで変更が可能である。
【００１６】
さらに、パーティクル評価手段５は、クランプ部３ｄに保持された被測定物Ｓの下方に位置して配置され、載置板６ａに載置された台部５ａと、この台部５ａに設けられ中空円錐形状の載置部材５ｂと、この載置部材５ｂに水平に載置されるパーティクルモニター用ウェーハ５ｃを有し、このパーティクルモニター用ウェーハ５ｃに捕捉されたパーティクルの数は、一般的な半導体ウェーハ用パーティクル評価装置を用いてカウントされる。
【００１７】
本実施形態のパーティクル評価装置は、上記のような構造を有するから、被測定物Ｓから発生するパーティクルを測定するには、筐体２を装置基台６から外し、被測定物Ｓである例えばセラミックフォークをクランプ部３ｄで保持して保持手段３に取り付ける。さらに、パーティクル評価手段５の載置部材５ｂに新しいパーティクルモニター用ウェーハ５ｃを載置する。
【００１８】
しかる後、筐体２を装置基台６に載置し、クリーンユニット２ａを作動させて、筐体２内を清浄状態にする。
【００１９】
筐体２内が清浄状態になった時点で、振動付与手段４の発振器４ｂからの電気信号を増幅器４ｃで増幅し、低周波振動子４ａに入力して、低周波振動子４ａを振動させる。この低周波振動子４ａの振動に伴い、保持手段３の台板３ａを振動させ、台板３ａ、支柱３ｂ、支持アーム３ｃ、クランプ部３ｄを介して被測定物Ｓを振動させる。この振動は実際に使用されるステッピングモータによる振動を再現させるような振動周波数で行われる。被測定物Ｓに与えられる振動により、パーティクルが発生し、このパーティクルは、被測定物Ｓの下方に配置されたパーティクルモニター用ウェーハ５ｃで捕捉される。
【００２０】
その後、前記手段により発生したパーティクルを捕捉したパーティクルモニター用ウェーハ５ｃを取り出し、一般的なパーティクル検出装置を用いて、パーティクル数をカウントし、セラミックフォークの洗浄、管理の適否を評価する。
【００２１】
更に、振動周波数を上げあるいは被測定物Ｓを一度高温にすることにより、より過敏にパーティクル発生の評価を行なうことができる。
【００２２】
本第１実施形態のパーティクル評価装置の被測定物Ｓとしては、セラミックス部材が好ましく、例えば、ウェーハ搬送用フォークのパーティクル測定に最適であり、セラミックス材質としては、ＳｉＣ、ＳｉＣ＋ＳｉＣＤＶコート、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＣＤＶコート、Ｃ、Ｓｉなどが多く用いられている。
【００２３】
上記のように本第１実施形態のパーティクル評価装置によれば、従来のように使用環境の異なる水中での評価ではなく、清浄状態、振動などを実使用環境に近い環境下で設定でき、短時間に被測定物から発生するパーティクルの評価が行なえる。
【００２４】
次に本発明に係わるパーティクル評価装置の第２実施形態について説明する。
【００２５】
本第２実施形態は、上記第１実施形態における被測定物に直接衝撃を与える衝撃付与手段を付加したものである。
【００２６】
例えば、図２に示すように、本第２実施形態のパーティクル評価装置１Ａは、被測定物Ｓの上方に衝撃付与手段１１Ａが設けられている。この衝撃付与手段１１Ａは、例えば直径が１．５ｍｍ程度の鉛の球体１１Ａａと、この球体１１Ａａを筐体２Ａａの天板２Ａｂから吊るし、可撓性を有する吊り部材１１Ａｂからなり、球体１１Ａａは、測定中に振動する被測定物Ｓが衝突する位置に配置されている。従って、振動付与手段４Ａにより、保持手段３Ａを介して被測定物Ｓが振動すると、被測定物Ｓは球体１１Ａａに衝突し、被測定物Ｓからのパーティクルの発生は、振動付与手段４Ａによる振動と相俟って、より加速される。これにより、より短時間で過敏なパーティクルの評価が行なえる。
【００２７】
なお、他の構成は図１に示すパーティクル評価装置と異ならないので、同一符号を付して説明は省略する。
【実施例】
【００２８】
図１に示すような本発明に係わるパーティクル評価装置を用い、下記試料と試験条件で評価試験を行った。
【００２９】
試料：  被測定物仕上げ表面が下記のように異なるＳｉＣ焼成体のウェーハ搬送用フォーク
（１）研磨のまま  （２）鏡面研磨  （３）酸化・ＨＦ処理
（４）ダイヤモンドカーボンコート  （５）ＳｉＣコート
試験条件：  １００Ｈｚで５分間（移載動作時間）本試料を振動させパーティクルを発生させた。パーティクルモニター用ウェーハのパーティクルの測定には、一般的なパーティクル測定器であるＳＦＳ６２００（テンコール製）を用いて、パーティクルモニター用ウェーハを測定し、０．１２μｍ以上のパーティクルが評価前後でいくつ増加したかを観察した。本試料測定前に、本発明による装置のイニシャル状態を確認するため、筐体内にパーティクルモニター用ウェーハのみをセットし、１００Ｈｚで連続２４時間を３回実施し、ウェーハ上のパーティクル増加量を確認した。
【００３０】
結果：  この試験により、パーティクルの増加がないことがわかった。
【００３１】
次に、上記各試料とパーティクルモニター用ウェーハをそれぞれセットして、１００Ｈｚで５分間振動させた後、パーティクルモニター用ウェーハのパーティクル増加量を測定し、０．１２μｍ以上のパーティクルがいくつ増加したかを観察した。
【００３２】
結果：  すべての条件で、パーティクルの増加がないことがわかった。
【００３３】
次に、上記条件から、振動数を１００Ｈｚから２００Ｈｚにアップして上記各試料のパーティクル評価を実施した。この条件下でもパーティクルの増加は確認されなかった。そこで１００Ｈｚの振動を２４時間連続で与え続けたところ、（１）の試料のみ２０個のパーティクルが発生したことを確認した。
【００３４】
次に、図２に示すような鉛球をユニット上面より吊り下げて、試料に触れる程度に設置し、１００Ｈｚにて振動を５分間加えた。この結果、（１）、（２）、（３）の試料でパーティクルが２０個から１００個の増加を確認、（４）、（５）の試料においてはパーティクルの増加は確認されなかった。この結果より、ダイヤモンドカーボンコート、ＳｉＣコートしてある製品については、部材からの発塵によるパーティクルの発生は、問題のないことが理解できる。さらに、ＳｉＣフォークを選択する場合、高温下でフォークを操作するケースも想定される。そこで、各試料について５００℃２０分ベークした後に１００Ｈｚの振動を５分間与えたところ、（１）、（２）および（３）の条件よりパーティクルが２０個程度の増加が確認され、さらに、１００Ｈｚの振動を２４時間加えたところ（１）、（２）および（３）の条件で１００個を超えるパーティクル増加を確認、（４）、（５）は１０個程度のパーティクル増加を確認した。これにより、５００℃での長期使用においては、少なからず、パーティクル発生の可能性があることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係わるパーティクル評価装置の第１実施形態の概念図。
【図２】本発明に係わるパーティクル評価装置の第２実施形態の概念図。
【符号の説明】
【００３６】
１  パーティクル評価装置
２  筐体
３  保持手段
４  振動付与手段
５  パーティクル評価手段
６  装置基台
【図１】
2005093932.tif 000003
【図２】
2005093932.tif 000004