(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハ表面に濃度の異なる汚染液を付着させることにより汚染ウェーハを作成する汚染ウェーハの作成方法において、
汚染液同士が混合しないようにウェーハ表面と蓋体の裏面とを接触させながら、当該蓋体の表面から裏面に連通する複数の孔からそれぞれ汚染液を供給して前記ウェーハ表面に導く行程と、
前記複数の孔に供給された汚染液を廃棄して前記ウェーハ表面上の汚染液を乾燥させる行程と
前記蓋体を前記ウェーハから取り外す行程と
を具えたこと
を特徴とする汚染ウェーハの作成方法。
【請求項２】
ウェーハ表面に濃度の異なる汚染液を付着させることにより汚染ウェーハを作成する汚染ウェーハの作成装置において、
ウェーハ表面を覆う蓋体に、当該蓋体の表面から裏面に連通する孔を複数形成し、前記複数の孔のそれぞれに汚染液を供給して前記ウェーハ表面に導くとともに、
前記複数の孔にそれぞれ供給された汚染液同士が混合しないように前記蓋体の裏面と前記ウェーハ表面とを接触させたこと
を特徴とする汚染ウェーハの作成装置。
【請求項３】
前記ウェーハの裏面を支持する支持部材を設け、
前記蓋体と前記支持部材とにより前記ウェーハを挟んで固定するようにしたこと
を特徴とする請求項２記載の汚染ウェーハの作成装置。
【請求項４】
前記複数の孔から前記蓋体の縁に連通する溝を、前記蓋体の表面に形成したこと
を特徴とする請求項２記載の汚染ウェーハの作成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハの洗浄評価などに用いられる汚染ウェーハを作成する方法および装置に関し、特に半導体ウェーハ表面上の複数箇所に汚染用の不純物を付着させることができる方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハは、表面に金属物質や有機物質などの不純物が付着すると表面汚染により品質が低下する。半導体ウェーハの品質を維持するためには半導体ウェーハを洗浄液で洗浄する必要がある。この洗浄液の効果を調べるために、半導体ウェーハの表面に故意に不純物を付着させたウェーハ（以下「汚染ウェーハ」という）が作成される。
【０００３】
汚染ウェーハの作成方法にはスピンコート法、ＩＡＰ法がある。
【０００４】
スピンコート法とは、少量の汚染液をウェーハ表面に滴下した後にウェーハを回転させて汚染液をウェーハ表面上に拡散させるという方法である。
【０００５】
ＩＡＰ法とは、汚染液中にウェーハ全体を漬けるという方法である。
【０００６】
すなわちスピンコート法、ＩＡＰ法ではウェーハ１枚につき１水準の汚染濃度の試料しか作成することができない。汚染液の濃度を異ならせた多水準の汚染濃度の試料を作成するためには、ウェーハ１枚ごとに汚染液の濃度を異ならせた多数枚の汚染ウェーハを作成する必要がある。
【０００７】
しかしこれら方法では既知量の汚染物質を添加した薬液をウェーハに接触させて汚染するが、ウェーハへの不純物吸着はウェーハの電位に大きく影響される。
【０００８】
ウェーハは１枚毎に電位が異なるために、ウェーハ１枚毎に薬液中不純物濃度を変化させて汚染ウェーハを作成しても、溶液中不純物濃度とウェーハ表面濃度（ウェーハ表面汚染量）との相関がとれないことがある。しかもＩＡＰ法では、ウェーハ全体を汚染液中に漬ける方法をとるためウェーハの裏面まで汚染されてしまう。このため汚染ウェーハ作成後の洗浄効果確認の試験の過程で試験装置のチャック部が汚染してしまうなどの不都合が生じる。
【０００９】
また近年スピンコート法やＩＡＰ法によらずに汚染ウェーハを作成する方法が特許出願されている。
【００１０】
特開平９−１８９６４８号公報には、下部ケースの溝にウェーハを載置した後、下部ケースと上部ケースと蓋とを結合し、上部ケースの内壁面に設けられた溶液供給通路から汚染液を供給しウェーハの表面に導くという方法が記載されている。この方法によれば、スピンコート法のようにウェーハを回転させて汚染液をウェーハ表面上に拡散させるという手間がかからない。またＩＡＰ法のようにウェーハ裏面が汚染されるという問題も生じない。
【００１１】
しかしこの特開平９−１８９６４８号公報記載の方法もスピンコート法やＩＡＰ法と同様に、ウェーハ１枚につき１水準の汚染濃度の試料を作成する方法に過ぎなく、溶液中不純物濃度とウェーハ表面濃度（ウェーハ表面汚染量）との相関がとれないという問題がある。
【００１２】
またウェーハ１枚につき２水準以上の汚染濃度の試料を作成する方法も提案されている。
【００１３】
特開平４−３２６５４８号公報、特開平７−１６９８１０号公報、特開平１１−１１８７８６号公報には、ウェーハ表面の複数箇所に濃度の異なる汚染液を滴下してウェーハ表面上で汚染液を乾燥させ、多水準の試料をもつ１枚の汚染ウェーハを作成する方法が記載されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし特開平４−３２６５４８号公報、特開平７−１６９８１０号公報、特開平１１−１１８７８６号公報に記載されているウェーハ表面に汚染液を滴下するという方法では、ウェーハ表面の目標とする場所を正確にとらえて汚染させることができないという問題がある。
【００１５】
すなわち汚染液は液状であり流動性を有する。このためウェーハ表面に汚染液が滴下されると汚染液が乾燥する前にウェーハ上で流動する。汚染部分の面積が大きい場合には多量の汚染液がウェーハ表面に滴下されるため汚染液の流動がさらに増大する。このような条件でウェーハ表面の複数箇所に汚染液を滴下すると、一の箇所に滴下された汚染液が他の箇所に滴下された汚染液と混合するおそれがある。したがって不純物濃度毎に正確に区分けされた１枚の汚染ウェーハを作成することは実質的に困難である。汚染液同士が混合してしまい、汚染液中の不純物濃度とウェーハ表面濃度（ウェーハ表面汚染量）との相関が得られないおそれがある。
【００１６】
さらに汚染液をウェーハ上に滴下する方法をとると、滴下した汚染液の中心と周縁とで汚染液付着量が異なり均一にならないという問題もある。このため洗浄効果確認の結果に誤差が生じるおそれがある。
【００１７】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、１枚のウェーハ表面上に不純物濃度が異なる部位を複数正確に区分けして作成でき、しかも一の部位における汚染液付着量を均一にできるようにすることを解決課題とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
そこで、第１発明では、
ウェーハ表面に濃度の異なる汚染液を付着させることにより汚染ウェーハを作成する汚染ウェーハの作成方法において、
汚染液同士が混合しないようにウェーハ表面と蓋体の裏面とを接触させながら、当該蓋体の表面から裏面に連通する複数の孔からそれぞれ汚染液を供給して前記ウェーハ表面に導く行程と、
前記複数の孔に供給された汚染液を廃棄して前記ウェーハ表面上の汚染液を乾燥させる行程と
前記蓋体を前記ウェーハから取り外す行程と
を具えたこと
を特徴とする。
【００１９】
第１発明によれば、図１に示すように汚染液同士が混合しないようにウェーハ１６の表面と蓋体１２の裏面とが接触しながら、当該蓋体１２の表面から裏面に連通する複数の孔１２１〜１２６からそれぞれ汚染液が供給されウェーハ１６の表面に導かれる。
【００２０】
そして複数の孔１２１〜１２６に供給された汚染液が廃棄溝１２１ａ〜１２６ａを通って廃棄されウェーハ１６の表面上の汚染液が乾燥される。汚染液が乾燥されると蓋体１２がウェーハ１６から取り外され汚染ウェーハ１６が取得される。
【００２１】
このように本発明によれば汚染液同士が混合しない状態のままで、複数の孔１２１〜１２６に供給された汚染液をウェーハ１６の表面で乾燥させることができる。このため従来技術のようにウェーハの一の箇所に滴下された汚染液が乾燥する前に他の箇所に滴下された汚染液と混合することはなく、不純物濃度毎に正確に区分けされた１枚の汚染ウェーハ１６を容易に作成することができる。よって１枚の汚染ウェーハで、汚染液中の不純物濃度とウェーハ表面濃度（ウェーハ表面汚染量）との正確な相関を得ることができる。
【００２２】
さらに汚染液を複数の孔１２１〜１２６に供給してウェーハ１６の表面に導くようにしているため、従来技術のように滴下した汚染液の中心と周縁とで汚染液付着量が異なり均一にならないという問題は生じない。たとえば孔１２１の中心と周縁とで汚染液付着量を均一にすることができる。これにより洗浄効果確認の試験を誤差なく行うことができる。
【００２３】
また第２発明は、
ウェーハ表面に濃度の異なる汚染液を付着させることにより汚染ウェーハを作成する汚染ウェーハの作成装置において、
ウェーハ表面を覆う蓋体に、当該蓋体の表面から裏面に連通する孔を複数形成し、前記複数の孔のそれぞれに汚染液を供給して前記ウェーハ表面に導くとともに、
前記複数の孔にそれぞれ供給された汚染液同士が混合しないように前記蓋体の裏面と前記ウェーハ表面とを接触させたこと
を特徴とする。
【００２４】
第２発明は、第１発明の方法を装置の発明に置き換えたものである。
【００２５】
また第３発明は、第２発明において、
記ウェーハの裏面を支持する支持部材を設け、
前記蓋体と前記支持部材とにより前記ウェーハを挟んで固定するようにしたこと
を特徴とする。
【００２６】
第３発明によれば、図１に示すように蓋体１２と支持部材１３とによりウェーハ１６を挟んで固定することで、濃度の異なる汚染液同士が混合することが防止される。
【００２７】
また第４発明は、第２発明において、
前記複数の孔から前記蓋体の縁に連通する溝を、前記蓋体の表面に形成したこと
を特徴とする。
【００２８】
第４発明によれば、図１に示すように、蓋体１２の表面に、複数の孔１２１〜１２６から蓋体１２の縁に連通する溝１２１ａ〜１２６ａを形成しているため、蓋体１２を傾斜させることで各孔１２１〜１２６に供給された汚染液が、溝１２１ａ〜１２６ａを通って蓋体１２の縁まで導かれ廃棄される。このため廃棄の際に一の孔１２１に供給された汚染液が他の孔１２２に侵入することがなく濃度の異なる汚染液同士の混合を防止できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお本実施形態では１枚のウェーハ１６の表面の６箇所を異なる汚染量で汚染する場合を想定している。
【００３０】
図１（ａ）は第１の実施形態のウェーハ汚染装置１０の上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示したウェーハ汚染装置１０のＸ−Ｘ断面を示す断面図である。
【００３１】
図１に示すウェーハ汚染装置１０は大きくは、箱体１１と、蓋体１２と、ウェーハ台１３とからなる。これら箱体１１、蓋体１２、ウェーハ台１３の材質は例えばテフロンである。
【００３２】
箱体１１は円柱状に形成されており、上方が開口した凹部を有している。箱体１１の内側側面の上部には、ネジ部１１１が形成されている。
【００３３】
蓋体１２の外側側面の下部には、箱体１１のネジ部１１１にかみ合うネジ部１２８が形成されている。各ネジ部１１１、１２８同士がかみ合うことで蓋体１２は箱体１１を覆うように固定される。
蓋体１２には、上面（表面）から下面（裏面）に連通する複数の汚染液供給孔１２１〜１２６が形成されている。蓋体１２の下面（裏面）には、これら汚染液供給孔１２１〜１２６のそれぞれを囲むように凸部（以下、孔周囲凸部という）が形成されている。
【００３４】
蓋体１２の上面（表面）には、上記汚染液供給孔１２１〜１２６に対応する汚染液廃棄用の汚染液廃棄溝１２１ａ〜１２６ａが形成されている。
【００３５】
汚染液廃棄溝１２１ａは汚染液供給孔１２１と蓋体１２の上面の縁とを連通している。同様に汚染液廃棄溝１２２ａは、汚染液供給孔１２２と蓋体１２の上面の縁とを連通しており、また汚染液廃棄溝１２３ａは、汚染液供給孔１２３と蓋体１２の上面の縁とを連通しており、また汚染液廃棄溝１２４ａは、汚染液供給孔１２４と蓋体１２の上面の縁とを連通しており、汚染液廃棄溝１２５ａは、汚染液供給孔１２５と蓋体１２の上面の縁とを連通しており、汚染液廃棄溝１２６ａは、汚染液供給孔１２６と蓋体１２の上面の縁とを連通している。
【００３６】
すなわち汚染液廃棄溝１２１ａ〜１２６ａは同一方向（矢記Ｙ方向）に廃棄口を有している。
【００３７】
箱体１１の底部にはウェーハ台１３が載置されている。さらにウェーハ台１３上にはウェーハ１６の外径に応じた大きさの溝が形成されている。ウェーハ台１３の上記溝にウェーハ１６が収容されることでウェーハ台１３上にウェーハ１６が安定して載置される。
【００３８】
したがって箱体１１に蓋体１２が固定される際にはウェーハ台１３によりウェーハ１６の裏面が支持された状態で蓋体１２の下面（裏面）がウェーハ１６の表面に接触する。
【００３９】
ウェーハ台１３の上面には４つの支柱１３１が上方に突出するように設けられている。また蓋体１２の下面（裏面）には上記４つの支柱１３１を収容する４つの孔１２７が形成されている。したがって箱体１１に蓋体１２が固定される際にはウェーハ台１３上の支柱１３１が蓋体１２の下面（裏面）の孔１２７に収容される。
【００４０】
またウェーハ１６はウェーハ台１３にＯリング１５１〜１５６を介して載置される。Ｏリング１５１〜１５６は汚染液供給孔１２１〜１２６の孔周囲凸部に対向する部分にそれぞれ設けられている。なお図面ではＯリング１５１、１５４のみ図示している。Ｏリング１５１〜１５６はウェーハ台１３に形成された各溝に収容されている。
【００４１】
したがって箱体１１に蓋体１２が固定される際には、汚染液供給孔１２１〜１２６に対応するウェーハ１６の表面の各部が、蓋体１２の下面（裏面）に形成された孔周囲凸部によってそれぞれシールされる。また汚染液供給孔１２１〜１２６に対応するウェーハ１６の裏面の各部がＯリング１５１〜１５６を介してウェーハ台１３によって支持される。すなわちＯリング１５１〜１５６は、ウェーハ台１３によってウェーハ１６を裏面から支持するに際して、柔軟に支持する作用をなす。またＯリング１５１〜１５６は、蓋体１２の下面（裏面）に形成された孔周囲凸部によるシールの効果を高める作用をなす。
【００４２】
つぎにウェーハ汚染装置１０を用いて行う汚染ウェーハの作成方法について説明する。
【００４３】
（工程１）  まず蓋体１２が箱体１１にねじ込まれることにより箱体１１に蓋体１２が固定される。
【００４４】
すなわち蓋体１２が箱体１１の上方を覆うと、蓋体１２の孔１２７にウェーハ台１３の支柱１３１が収容される。
【００４５】
つぎに蓋体１２を回転させて箱体１１にねじ込んでいくと、蓋体１２の孔１２７にウェーハ台１３の支柱１３１が収容されているため、蓋体１２はウェーハ台１３と共に回転する。
【００４６】
つまり蓋体１２はウェーハ１６と共に回転するため蓋体１２の回転によってウェーハ１６が擦られて傷つくことが防止される。
【００４７】
蓋体１２が回転するに伴いウェーハ１６の表面と蓋体１２の下面（裏面）の孔周囲凸部とが、またウェーハ１６の裏面とＯリング１５１〜１５６とが徐々に圧着する。
【００４８】
蓋体１２の下面（裏面）の孔周囲凸部とＯリング１５１〜１５６とをウェーハ１６に圧着させることによる影響が出ない程度まで蓋体１２がねじ込まれた状態で、蓋体１２の回転を停止させる。
【００４９】
こうしてＯリング１５１〜１５６を介してウェーハ１６の裏面の供給孔１２１〜１２６に対応する各部がウェーハ台１３に支持されるとともに、ウェーハ１６の表面の供給孔１２１〜１２６に対応する各部が蓋体１２の下面（裏面）の孔周囲凸部に接触する。
【００５０】
（工程２）  つぎに蓋体１２の表面より複数の汚染液供給孔１２１〜１２６に濃度の異なる汚染液がそれぞれ供給される。各汚染液供給孔１２１〜１２６に供給された汚染液は、各汚染液供給孔１２１〜１２６に対応するウェーハ１６の表面の各部に導かれる。
【００５１】
ここで工程１において、Ｏリング１５１〜１５６を介してウェーハ１６の裏面の供給孔１２１〜１２６に対応する各部がウェーハ台１３に支持されるとともに、ウェーハ１６の表面の供給孔１２１〜１２６に対応する各部が蓋体１２の下面（裏面）の孔周囲凸部に接触している。
【００５２】
これにより各汚染液供給孔１２１〜１２６に供給された濃度の異なる汚染液同士がウェーハ１６上で混合することが防止される。
【００５３】
（工程３）  汚染液を各汚染液供給孔１２１〜１２６に供給した後一定時間放置してウェーハ１６表面上に不純物を付着させる。
【００５４】
（工程４）  つぎに各汚染液供給孔１２１〜１２６に供給された汚染液を汚染液廃棄溝１２１ａ〜１２６ａを通過させて廃棄する。
【００５５】
すなわち本実施形態の装置では、蓋体１２の上面（表面）に、複数の汚染液供給孔１２１〜１２６から蓋体１２の縁に連通する溝１２１ａ〜１２６ａが形成されている。このため蓋体１２を傾斜させることで各汚染液供給孔１２１〜１２６に供給された汚染液を、溝１２１ａ〜１２６ａを通過させて蓋体１２の縁まで導き廃棄することができる。具体的には図１（ａ）の矢印Ｙ方向にウェーハ汚染装置１０が傾斜され廃棄される。このため廃棄の際に、たとえば一の汚染液供給孔１２１に供給された汚染液が他の汚染液供給孔１２２に侵入することがない。この結果廃棄の際に濃度の異なる汚染液同士が混合することが防止される。
【００５６】
（工程５）  つぎに超純水を各汚染液供給孔１２１〜１２６に供給し、その後一定時間放置する。
【００５７】
（工程６）  つぎに各汚染液供給孔１２１〜１２６に供給された超純水を、工程４と同様に汚染液廃棄溝１２１ａ〜１２６ａを通過させて廃棄する。これにより孔内の汚染度を均一にすることができる。
【００５８】
（工程７）  ウェーハ１６の表面の各部の汚染液が乾燥される。
【００５９】
（工程８）  ウェーハ１６の表面の各部の汚染液が乾燥されると、蓋体１２を逆回転に回転させることで蓋体１２が箱体１１から取り外される。これによりウェーハ１６を取り外すことができる。こうしてウェーハ１６の表面各部が異なる不純物濃度で汚染された汚染ウェーハ１６が取得される。
【００６０】
なお工程５および工程６を省略する実施も可能である。
【００６１】
このように本実施形態によれば汚染液同士が混合しない状態のままで、複数の汚染液供給孔１２１〜１２６に供給された汚染液をウェーハ１６の表面の各部で乾燥させることができる。このため従来技術のようにウェーハの一の箇所に滴下された汚染液が乾燥する前に他の箇所に滴下された汚染液と混合するようなことはなく、不純物濃度毎に正確に区分けされた１枚の汚染ウェーハ１６を容易に作成することができる。よって１枚の汚染ウェーハ１６で、汚染液中の不純物濃度とウェーハ表面濃度（ウェーハ表面汚染量）との正確な相関を得ることができる。これを図２に示す。
【００６２】
さらに汚染液を複数の汚染液供給孔１２１〜１２６に供給してウェーハ１６の表面に導くようにしているため、従来技術のように滴下した汚染液の中心と周縁とで汚染液付着量が異なり均一にならないという問題は生じない。たとえば汚染液供給孔１２１の中心と周縁とで汚染液付着量を均一にすることができる。これにより洗浄効果確認の試験を誤差なく行うことができる。
【００６３】
また蓋体１２と箱体１１との固定方法は任意である。要は各汚染液供給孔１２１〜１２６に供給された濃度の異なる汚染液同士がウェーハ１６上で混合されてしまうことを防止できる固定方法であればよい。
【００６４】
たとえば図３に示す第２の実施形態のように構成してもよい。図３（ａ）、（ｂ）は図１（ａ）、（ｂ）に対応する図である。
【００６５】
同図３に示すように箱体１１と蓋体１２を、これらを貫通するボルト２３によって固定してもよい。
【００６６】
また図面で示した汚染液供給孔１２１〜１２６の数（６つ）、大きさは例示であり、汚染液供給孔の数、大きさ、形状は任意のものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は第１の実施形態のウェーハ汚染装置１０の上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示したウェーハ汚染装置１０のＸ−Ｘ断面を示す断面図である。
【図２】図２はウェーハ汚染装置１０から得られる汚染液の不純物濃度とウェーハに付着する不純物量との相関図である。
【図３】図３（ａ）は第２の実施形態のウェーハ汚染装置１０の上面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示したウェーハ汚染装置１０のＸ−Ｘ断面を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…ウェーハ汚染装置
１１…箱体
１２…蓋体
１２１〜１２６…汚染液供給孔
１２１ａ〜１２６ａ…汚染液廃棄溝
１３…ウェーハ台
１６…ウェーハ
２３…ボルト
【図１】
0004231184.tif 000002
【図２】
0004231184.tif 000003
【図３】
0004231184.tif 000004