JP4739244B2 - パーティクル除去方法 - Google Patents

Description

本発明は半導体集積回路などの電子製品の製造の各種工程で発生するμm単位の微小なパーティクルの除去方法に関するものである。

半導体集積回路のみならず電子製品の性能向上のために部品の小型化が進み、製造工程で発生する今まで問題とならなったサイズのパーティクルが製品の性能に大きく影響を及ぼすようになってきている。そのため各種工程で発生するパーティクル除去技術は製品の歩留まりを上げるために今まで以上に重要になってきつつある。例えばCCDカメラの最終組立工程で発生するマイクロレンズ上の数μmのパーティクルはCCDの局所的な入光量を低くしカメラとしての性能を低下させ、歩留まりを下げていた。

従来洗浄によりパーティクルは除去されてきたが、洗浄で落としきれないパーティクルが増加してきており、最終組立工程で洗浄工程が入れられない場合などにも対応する方法が必要になってきている。また洗浄でパーティクルを除去しようとしてもパーティクルの再付着や新しい汚染でパーティクルが増える場合があり、パーティクルの数が少ない場合には直接ピンポイントで除去できる方法が求められている。

微細なパーティクルを直接ピンポイントで除去できる方法として、フォトマスク上のパーティクルをAFM探針で移動または除去した後洗浄で除去する方法(特許文献1)や、ウェハ上のパーティクルをピンセットでつかみ取る方法(非特許文献1)が提案されている。AFM探針で除去する場合は、除去後に洗浄工程が必要で、ピンセットでつかむ方法は凹凸が大きなサンプルでは干渉により使用できないし、凹凸のないところでも落とさないように確実に挟むためにはピンセットの正確な位置合わせが必要となり、挟む工程と合わせると時間がかかりスループットを高くできなかった。更にピンセットでは挟んだパーティクルをピンセットが開いても落とせないという問題があった。そこで、除去後の洗浄工程の要らない、スループットの高いパーティクル除去方法が求められている。

ガラスピペットを加熱して引き伸ばして先端を細くしたピペットは、パッチクランプ法などで生物・医学分野で広く使われている。最近集束イオンビーム(FIB)装置を用いた除去加工で滑らかな端面のピペット先端が得られている。更に滑らかにしたピペット端面にFIBのデポジションでピペット先端に微細な所望の形状を作製できることも知られている(非特許文献２)。
特開2005-084582号（[0007]、図1） 逢坂勉、国安仁、服部毅、宗兼正直、岩崎浩二、林宏樹、今野隆、第52回応用物理学関係連合講演会予稿集、p880(2005) 松井真二、光技術コンタクト、41 356-363(2003)

本発明は上記問題点を解決し、フォトマスク上、ウェハ上、あるいはマイクロレンズ上等に付着した、2〜40μmのサイズのパーティクルを、後洗浄なしで、高スループットで除去することを目的とする。

公知の技術により、ガラスピペットを加熱して引き伸ばすことにより、100nm程度から数10μmの内径を持つ先細（さきぼそ）の円錐台状の端部を有するピペットが作製可能である。この引き伸ばしたピペット先端を、パーティクルと接触させた時にパーティクルとの隙間ができないようにするため、FIBで加工して、凸凹のない端面になるようにする。
先端を先細の円錐台状に尖らせたピペットをパーティクルに接するまで近づけピペット内を真空に引きパーティクルを吸着させて後持ち上げ試料外に移動し、ピペット内を大気または加圧にしてパーティクルを捨て去る。

パーティクルが小さいときには内径の小さいピペットを使用し、パーティクルが大きいときには吸着力が大きくなるように内径の大きなピペットでパーティクルを真空吸引して試料外に移動してパーティクルを捨て去る。

ピペットに金属細線を含有したピペットを使用して、ピペットを引き伸ばし先端から金属細線が突き出たものを用いて、アースした金属細線の先端をパーティクルに押し当ててパーティクルのチャージを取り除いてからパーティクルを真空吸着させた後、持ち上げ試料外に移動し、ピペット内を大気または加圧にしてパーティクルを捨て去る。金属細線が露出しないときにはFIB加工でガラス部を取り除き金属細線を露出させる。
真空度を上げて減圧雰囲気に引き伸ばして薄くなったガラス壁が耐えられなくて破損する場合には先端のガラスをFIBエッチングで除去して凹凸のない滑らか面を出した後にピペット先端にFIBデポ膜で硬い丈夫な凹凸のない滑らかな先端を作製する。このFIB修飾ピペットを用いてパーティクルを真空吸着させて後持ち上げ試料外に移動し、ピペット内を大気または加圧にしてパーティクルを捨て去る。

引き伸ばしたピペット先端をFIBエッチングで除去して凹凸のない滑らか面を出した後に、該滑らかな面の上に、FIBデポ膜で試料よりも硬く、鋭角に尖った壁部先端を有する端部を作製する。このFIBデポ膜で補修したピペットを用いてパーティクルに尖った先端を突き刺した後、真空吸着させて後持ち上げ試料外に移動し、ピペット内を大気または加圧にしてパーティクルを捨て去る。

先端を細くすることで真空の吸着力が低下するが、ガラスピペットの先端面をFIBで凹凸のないように加工することでパーティクルとの隙間を小さくし、弱い吸引力でもパーティクルを吸着することができる。

パーティクルを吸着させて、そのまま持ち上げて試料外に持ち出すためパーティクル除去後の洗浄工程を必要としない。

ピンセットで挟む場合よりも正確な位置合わせや、ピンセットで挟む工程を必要としないためスループットを向上することができる。またピペット先端さえ入れば良いので少々の凹凸があっても適用できる。

試料外で大気または加圧することでピペットに吸着したパーティクルを捨て去ることができるので、ピンセットのようにパーティクルがついたままとれないということもない。もし残っていても真空吸引で真空度をチェックし、ピペット先端にパーティクルが残っているときにはピペットを交換する。

パーティクルに溜まったチャージを取り除くことにより、パーティクルの試料への吸着力を弱くしピペットの真空吸着で除去しやすくすることができる。

ガラス壁が薄くなる先端を丈夫なFIBデポ膜に置き換えることにより、より高い真空度まで吸引できるのでパーティクルの吸着力を高めることができる。

FIBで作製した硬く鋭く尖った壁部先端を突き刺すことにより隙間を減らし、弱い吸引力でもパーティクルを吸着することができる。

以下に本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。

図１ａ−図１ｄは、本発明の特徴を最も良く表す先端を先細の円錐台状に尖らせたピペットをパーティクルに接するまで近づけピペット内を真空に引きパーティクルを吸着させて移動後捨て去る場合を説明する図である。

ガラスピペットを加熱して引き伸ばして100nmから5μmくらいの内径をもつ先端の細いピペットを用意する。パーティクルとの隙間をなくすためFIBでピペット先端を凸凹のない滑らかな端面になるように加工したものを用いる。この滑らかな断面は、例えばピペット軸の垂直方向から少ない電流量(数10pA以下)で絞ったビームを照射してエッチングすることにより得られる。

対物レンズ８を有する高倍率の光学顕微鏡、試料３を配置する高精度なステージ、引き伸ばしたピペット１を装着したマニュピュレータ４、及び真空排気系を有するパーティクル除去装置に、パーティクル検査装置で見つかった試料３、例えばCCDカメラのマイクロレンズを導入する。パーティクル検査装置でパーティクルの見つかった位置がパーティクル除去装置の視野中心にくるようにステージを移動し、パーティクルを光学顕微鏡で観察する。大きなパーティクルを除去するには強い吸着力が必要なので、パーティクルの大きさに応じてピペットの内径を選択する。

光学顕微鏡の対物レンズ8の直下にあるパーティクル2に、光学顕微鏡で観察しながら先端を先細の円錐台状に尖らせたピペット1をマニュピュレータ4を使って、接するまで近づけ(図１a)、ピペット1内を真空に引きパーティクル2を吸着させたのち(図１b)、ピペット1を引き上げ試料からパーティクル2を引き離す。パーティクル2を吸着させたまま試料外でパーティクルを廃棄しても良い位置、例えば排気ダクトに移動し(図１c)、ピペット1内を大気または加圧にして吸着していたパーティクル2を捨て去る(図１d)。パーティクル2の吸引はピペットが壊れない程度の真空排気で行う。

図２(a)、(b)は、アースした金属細線5をパーティクルに押し当ててパーティクルのチャージを取り除いてからパーティクルを真空吸着させる場合を説明する図である。

ピペットに金属細線5を含有し先端から金属部が突き出たものを用いて、光学顕微鏡で観察しながらマニュピュレータ4を使って、ピペット１を光学顕微鏡の対物レンズ8の直下にあるパーティクル2に接するまで近づける(図2(a))。アースした金属細線5をパーティクル2に押し当ててパーティクルに溜まったチャージを取り除いてから(図2(b))、上記同様の手順でパーティクル2を真空吸着させたのち、ピペット1を引き上げ試料からパーティクル2を引き離す。パーティクル2を吸着させたまま試料外でパーティクルを廃棄しても良い位置に移動し、ピペット1内を大気または加圧にして吸着していたパーティクル2を捨て去る。

図３(a)、(b)は、ピペット先端にFIBデポ膜で硬い丈夫な先端を作製し、より高い真空度で真空吸着させる場合を説明する図である。

ピペット1の先端に、該先端をFIBエッチングで除去した後FIBデポ膜で更なる減圧雰囲気でも耐えられるような硬い丈夫な凹凸のない滑らかな先細の円錐台状の端部6を作製したものを用い、その先端を光学顕微鏡で観察しながらマニュピュレータ4を使って対物レンズ8直下にあるパーティクル2に接するまで近づける(図3(a))。パーティクル2を今までよりも高い真空度で真空吸着させたのち(図3(b))、上記と同様の手順でピペット1を引き上げ試料からパーティクル2を引き離す。パーティクル2を吸着させたまま試料外でパーティクルを廃棄しても良い位置に移動し、FIB修飾したピペット1内を大気または加圧にして吸着していたパーティクル2を捨て去る。

図４(a)、(b)は、ピペット先端にFIBデポ膜で硬い尖った壁部先端を有する端部7を作製しパーティクルに突き刺した後真空吸着させる場合を説明する図である。

ピペット1先端にFIBデポ膜で硬い鋭く尖った壁部先端を有する端部7を作製したものを用い、光学顕微鏡で観察しながらマニュピュレータ4を使って対物レンズ8直下にあるパーティクル2に接するまで近づける(図4(a))。ピペットの尖った壁部先端を有する端部7をパーティクル2に突き刺して真空吸着させたのち(図4(b))、上記と同様の手順でピペット1を引き上げ試料からパーティクル2を引き離す。パーティクル2を吸着させたまま試料外でパーティクルを廃棄しても良い位置に移動し、尖った壁部先端を有する端部7が形成されたピペット1内を大気または加圧にしてパーティクル2を捨て去る。
パーティクルを捨て去った後真空吸引でピペット内の真空度をチェックし、この真空度がパーティクル除去未使用時のピペットよりも高いときは、ピペット先端にパーティクルが残っているのでピペットを交換する。

先細の円錐台状に尖らせたピペットをパーティクルに接するまで近づけピペット内を真空に引きパーティクルを吸着させて移動後捨て去る場合を説明する図である。 先細の円錐台状に尖らせたピペットをパーティクルに接するまで近づけピペット内を真空に引きパーティクルを吸着させて移動後捨て去る場合を説明する図である。 先細の円錐台状に尖らせたピペットをパーティクルに接するまで近づけピペット内を真空に引きパーティクルを吸着させて移動後捨て去る場合を説明する図である。 先細の円錐台状に尖らせたピペットをパーティクルに接するまで近づけピペット内を真空に引きパーティクルを吸着させて移動後捨て去る場合を説明する図である。 アースした金属部をパーティクルを押し当ててパーティクルのチャージを取り除いてからパーティクルを真空吸着させる場合を説明する図である。 ピペット先端にFIBデポ膜で硬い丈夫な先端を作製しより高い真空度で真空吸着させる場合を説明する図である。 ピペット先端にFIBデポ膜で硬い尖った壁部先端を有する端部を作製しパーティクルに突き刺した後真空吸着させる場合を説明する図である。

符号の説明

１ ピペット
２ パーティクル
３ 試料
４ マニュピュレータ
５ 金属細線
６ FIBデポジションで形成した先細の円錐台状の丈夫な先端
７ FIBデポジションで形成した壁部を鋭角に尖らせた先端
８ 対物レンズ

Claims (7)

1. 半導体集積回路などの電子製品の製造の各種工程で発生するパーティクルの除去方法であって、ガラスピペットの端部を加熱して引き伸ばすことにより、先細の円錐台状にした後、前記ガラスピペットの先端端面をFIBにて加工して、凹凸の少ない滑らかな端面にした後、前記ピペットでパーティクルを真空吸着させて除去することを特徴とするパーティクル除去方法。
2. 前記除去しようとするパーティクルの大きさに合わせて前記ピペットの先端の内径を変えることを特徴とする請求項１記載のパーティクル除去方法。
3. 前記ピペットに、アースされた金属細線を含有させ、前記ピペットの先端から突き出た前記金属細線の先端をパーティクルに押し当ててパーティクルのチャージを取り除いてからパーティクルを真空吸着させて除去することを特徴とする請求項１又は２記載のパーティクル除去方法。
4. 前記FIBにて加工してできた凹凸のない滑らかな端面に、FIBデポ膜で、凹凸のない滑らかな端面を有する先端部を作製することを特徴とする請求項1又は2記載のパーティクル除去方法。
5. 前記FIBにて加工してできた凹凸の少ない滑らかな端面に、FIBデポ膜で壁部が鋭角に尖った先端部を作製し、パーティクルに突き刺した後真空吸着させて除去することを特徴とする請求項1又は2記載のパーティクル除去方法。
6. 前記ピペットに吸着させたパーティクルを試料外でピペット内を大気にして捨て去ることを特徴とする請求項1から4のいずれか１項に記載のパーティクル除去方法。
7. 前記ピペットに吸着させたパーティクルを試料外でピペット内を加圧して捨て去ることを特徴とする請求項1から5のいずれか１項に記載のパーティクル除去方法。

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