JPH11176898A - 有機汚染検出・除去装置及びその有機汚染検出・除去方法並びに化学汚染検出・除去装置及びその化学汚染検出・除去方法 - Google Patents
有機汚染検出・除去装置及びその有機汚染検出・除去方法並びに化学汚染検出・除去装置及びその化学汚染検出・除去方法Info
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- JPH11176898A JPH11176898A JP33902697A JP33902697A JPH11176898A JP H11176898 A JPH11176898 A JP H11176898A JP 33902697 A JP33902697 A JP 33902697A JP 33902697 A JP33902697 A JP 33902697A JP H11176898 A JPH11176898 A JP H11176898A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高集積度の半導体製造の段階で歩留り低下の
原因になっている有機汚染を高速で検出し、それに加え
て当該汚染の物質成分を同時に分析し、汚染を除去する
手段を有する有機汚染検出・除去装置及びその有機汚染
検出・除去方法並びに化学汚染検出・除去装置及びその
化学汚染検出・除去方法を提供する。 【解決手段】 検査対象物としての半導体シリコンウエ
ハ１上に形成した向かい合う一対の対向トレンチと、一
方の対向トレンチの端面から赤外線２を入射し半導体シ
リコンウエハ１内部で多重反射した後に、他方の対向ト
レンチの端面から出射した赤外線からスペクトル分析に
より有機汚染を検出する有機汚染検出手段と、有機汚染
が有ると判定した場合には有機汚染を除去する光学的ド
ライ洗浄機構と、有機汚染を除去できたかどうかを再び
有機汚染検出手段でチェックする手段とを同一装置内に
具備している。
原因になっている有機汚染を高速で検出し、それに加え
て当該汚染の物質成分を同時に分析し、汚染を除去する
手段を有する有機汚染検出・除去装置及びその有機汚染
検出・除去方法並びに化学汚染検出・除去装置及びその
化学汚染検出・除去方法を提供する。 【解決手段】 検査対象物としての半導体シリコンウエ
ハ１上に形成した向かい合う一対の対向トレンチと、一
方の対向トレンチの端面から赤外線２を入射し半導体シ
リコンウエハ１内部で多重反射した後に、他方の対向ト
レンチの端面から出射した赤外線からスペクトル分析に
より有機汚染を検出する有機汚染検出手段と、有機汚染
が有ると判定した場合には有機汚染を除去する光学的ド
ライ洗浄機構と、有機汚染を除去できたかどうかを再び
有機汚染検出手段でチェックする手段とを同一装置内に
具備している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機汚染検出・除
去装置及びその有機汚染検出・除去方法並びに化学汚染
検出・除去装置及びその化学汚染検出・除去方法に関す
る。
去装置及びその有機汚染検出・除去方法並びに化学汚染
検出・除去装置及びその化学汚染検出・除去方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄａ
ｍ Ａｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの半導体集積回路
の集積度が向上するにつれ、ゲート酸化膜の厚さが薄く
なり、ＭＯＳ（Ｍｅｔａ１ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ）ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ
Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の動作中の電界（約４×１０6
Ｖ/ｃｍ）を絶縁する機能のマージンが少ない設計にな
る。ここで、熱酸化によりゲート酸化膜を形成する際に
金属汚染および有機汚染が存在すると絶縁破壊を起こ
す。有機汚染については、ゲート酸化膜形成後に付着し
た場合にも絶縁性の劣化をもたらすことが知られてい
る。
ｍ Ａｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの半導体集積回路
の集積度が向上するにつれ、ゲート酸化膜の厚さが薄く
なり、ＭＯＳ（Ｍｅｔａ１ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ）ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ
Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の動作中の電界（約４×１０6
Ｖ/ｃｍ）を絶縁する機能のマージンが少ない設計にな
る。ここで、熱酸化によりゲート酸化膜を形成する際に
金属汚染および有機汚染が存在すると絶縁破壊を起こ
す。有機汚染については、ゲート酸化膜形成後に付着し
た場合にも絶縁性の劣化をもたらすことが知られてい
る。
【０００３】従来の技術では有機汚染を検出すること、
あるいは有機汚染検出しその組成を分析することと電子
回路動作上障害になると判定された有機汚染を除去する
ことは全く別々の工程であった。一般には、汚染有機分
子の分子振動に相当する波長を有する光線を当番箇所に
照射すると、その分子振動に相当する波長成分が吸収さ
れるのでウエハ（半導体基板）の当該箇所から反射した
光をスペクトル分析することにより有機汚染の有無が検
出できる。光をスペクトル分析する方法として、ＦＴＩ
Ｒ（赤外フーリエ分光）法が知られている。
あるいは有機汚染検出しその組成を分析することと電子
回路動作上障害になると判定された有機汚染を除去する
ことは全く別々の工程であった。一般には、汚染有機分
子の分子振動に相当する波長を有する光線を当番箇所に
照射すると、その分子振動に相当する波長成分が吸収さ
れるのでウエハ（半導体基板）の当該箇所から反射した
光をスペクトル分析することにより有機汚染の有無が検
出できる。光をスペクトル分析する方法として、ＦＴＩ
Ｒ（赤外フーリエ分光）法が知られている。
【０００４】半導体生産工程において、有機汚染が懸念
されるウエハは、ＦＴＩＲ装置により有機汚染を検査す
る。しかる後別の洗浄装置に半導体基板を搭載しなお
し、洗浄し、再度ＦＴＩＲ装置により半導体基板上の有
機汚染の有無をチェックするという工程をふむ。すなわ
ち、従来の技術は生産工程の中の一貫したｉｎ−１ｉｎ
ｅ装置という考え方ではなくて、問題が起こった時にｏ
ｆｆ−ｌｉｎｅで分析するという考え方であった。
されるウエハは、ＦＴＩＲ装置により有機汚染を検査す
る。しかる後別の洗浄装置に半導体基板を搭載しなお
し、洗浄し、再度ＦＴＩＲ装置により半導体基板上の有
機汚染の有無をチェックするという工程をふむ。すなわ
ち、従来の技術は生産工程の中の一貫したｉｎ−１ｉｎ
ｅ装置という考え方ではなくて、問題が起こった時にｏ
ｆｆ−ｌｉｎｅで分析するという考え方であった。
【０００５】なお、一般にウエハを汚染する有機物の膜
の厚さは数ナノメートル（ｎｍ）から数十ｎｍと極めて
うすく、ウエハ表面の１回の反射では汚染検出のための
感度が不足するので、ウエハ端面にテーパをつけてそこ
からプロービング光を入射し、ウエハ内を光がすすみな
がら表面で多重反射して汚染情報を累積したものをもう
一方の端面から出射し、それをＦＴＩＲする方法が学会
で発表されている（多重内部反射赤外吸収分光法）。
の厚さは数ナノメートル（ｎｍ）から数十ｎｍと極めて
うすく、ウエハ表面の１回の反射では汚染検出のための
感度が不足するので、ウエハ端面にテーパをつけてそこ
からプロービング光を入射し、ウエハ内を光がすすみな
がら表面で多重反射して汚染情報を累積したものをもう
一方の端面から出射し、それをＦＴＩＲする方法が学会
で発表されている（多重内部反射赤外吸収分光法）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】金属汚染の検出と除去
に関しては別途に提案（異物汚染除去方式および装置）
済であるので、本発明が解決しようとする課題は検査対
象物（たとえば半導体基板）における有機汚染検出を行
い、あるいはそれに加えて有機汚染物質成分分析を行う
ことによって判定した電子回路動作上障害になる汚染を
除去し鏡面半導体基板（Ｂａｒｅ ｗａｆｅｒ）あるい
は製造途中の半導体集積回路の歩留りを向上させること
である。
に関しては別途に提案（異物汚染除去方式および装置）
済であるので、本発明が解決しようとする課題は検査対
象物（たとえば半導体基板）における有機汚染検出を行
い、あるいはそれに加えて有機汚染物質成分分析を行う
ことによって判定した電子回路動作上障害になる汚染を
除去し鏡面半導体基板（Ｂａｒｅ ｗａｆｅｒ）あるい
は製造途中の半導体集積回路の歩留りを向上させること
である。
【０００７】上記課題を解決するために、本発明は高集
積度の半導体製造の段階で歩留り低下の原因になってい
る有機汚染を高速で検出し、あるいはそれに加えて当該
汚染の物質成分を同時に分析し、汚染を除去する手段を
有することを特徴とする異物除去方式および装置であ
る。
積度の半導体製造の段階で歩留り低下の原因になってい
る有機汚染を高速で検出し、あるいはそれに加えて当該
汚染の物質成分を同時に分析し、汚染を除去する手段を
有することを特徴とする異物除去方式および装置であ
る。
【０００８】ＭＯＳＦＥＴに用いるゲート酸化膜は、高
集積度化、高性能化にともなうスケーリングの要請から
数ｎｍの膜厚にまで薄くなると予測されている。本発明
は、それらの高集積度の半導体製造の段階で歩留り低下
の原因になっている有機汚染を検出し、除去するｉｎ−
１ｉｎｅ装置にかかわるものである。
集積度化、高性能化にともなうスケーリングの要請から
数ｎｍの膜厚にまで薄くなると予測されている。本発明
は、それらの高集積度の半導体製造の段階で歩留り低下
の原因になっている有機汚染を検出し、除去するｉｎ−
１ｉｎｅ装置にかかわるものである。
【０００９】上記課題を解決するために、本発明の目的
は、高集積度の半導体製造の段階で歩留り低下の原因に
なっている有機汚染を高速で検出し、あるいはそれに加
えて当該汚染の物質成分を同時に分析し、汚染を除去す
る手段を有する有機汚染検出・除去装置及びその有機汚
染検出・除去方法並びに化学汚染検出・除去装置及びそ
の化学汚染検出・除去方法を提供することにある。
は、高集積度の半導体製造の段階で歩留り低下の原因に
なっている有機汚染を高速で検出し、あるいはそれに加
えて当該汚染の物質成分を同時に分析し、汚染を除去す
る手段を有する有機汚染検出・除去装置及びその有機汚
染検出・除去方法並びに化学汚染検出・除去装置及びそ
の化学汚染検出・除去方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決する手段】本発明の有機汚染検出・除去装
置は、半導体シリコンウエハの生産工程における有機汚
染検出・除去装置において、検査対象物としての半導体
シリコンウエハ上に形成した向かい合う一対の対抗トレ
ンチと、一方の対抗トレンチの端面から赤外線を入射し
半導体シリコンウエハ内部で多重反射した後に、他方の
対抗トレンチの端面から出射した赤外線からスペクトル
分析により有機汚染を検出する有機汚染検出手段と、有
機汚染が有ると判定した場合には有機汚染を除去する光
学的ドライ洗浄機構と、有機汚染を除去できたかどうか
を再び有機汚染検出手段でチェックする手段とを同一装
置内に具備している。
置は、半導体シリコンウエハの生産工程における有機汚
染検出・除去装置において、検査対象物としての半導体
シリコンウエハ上に形成した向かい合う一対の対抗トレ
ンチと、一方の対抗トレンチの端面から赤外線を入射し
半導体シリコンウエハ内部で多重反射した後に、他方の
対抗トレンチの端面から出射した赤外線からスペクトル
分析により有機汚染を検出する有機汚染検出手段と、有
機汚染が有ると判定した場合には有機汚染を除去する光
学的ドライ洗浄機構と、有機汚染を除去できたかどうか
を再び有機汚染検出手段でチェックする手段とを同一装
置内に具備している。
【００１１】また、赤外線に替えて、倍音（第２高調
波）や３倍音（第３高調波）を有する基本共鳴スペクト
ルの波長領域をカバーする近赤外線を入射し、有機汚染
を検出する有機汚染検出手段を有してもよい。
波）や３倍音（第３高調波）を有する基本共鳴スペクト
ルの波長領域をカバーする近赤外線を入射し、有機汚染
を検出する有機汚染検出手段を有してもよい。
【００１２】また、有機汚染を検出するための赤外線ま
たは近赤外線として有機物の共鳴スペクトルのある波長
帯域全域の波長成分をもつ光線をプロービング光線とな
し、被測定対象を通過後のプロービング光をフーリエ変
換することにより有機汚染を検出する有機汚染検出手段
を有してもよい。
たは近赤外線として有機物の共鳴スペクトルのある波長
帯域全域の波長成分をもつ光線をプロービング光線とな
し、被測定対象を通過後のプロービング光をフーリエ変
換することにより有機汚染を検出する有機汚染検出手段
を有してもよい。
【００１３】また、有機汚染を検出するための赤外線ま
たは近赤外線として有機物の共鳴スペクトルのある波長
帯域を光源側で波長掃引し、被測定対象を通過後のプロ
ービング光の強弱を検出することにより有機汚染を検出
する有機汚染検出手段を有してもよい。
たは近赤外線として有機物の共鳴スペクトルのある波長
帯域を光源側で波長掃引し、被測定対象を通過後のプロ
ービング光の強弱を検出することにより有機汚染を検出
する有機汚染検出手段を有してもよい。
【００１４】また、プロービング光をｐ波またはｓ波に
偏光分離し、偏光分離したｐ波またはｓ波を検査対象物
としての半導体シリコンウエハに照射して、前記被測定
対象を通過後の前記プロービング光をフーリエ変挽する
ことにより有機汚染を検出する有機汚染検出手段を有し
てもよい。
偏光分離し、偏光分離したｐ波またはｓ波を検査対象物
としての半導体シリコンウエハに照射して、前記被測定
対象を通過後の前記プロービング光をフーリエ変挽する
ことにより有機汚染を検出する有機汚染検出手段を有し
てもよい。
【００１５】また、半導体シリコンウエハ上の一対の対
抗トレンチは、（１００）面または（１１０）面をケミ
カルエッチングにより形成され、形成されたトレンチの
角度に応じた臨界角以下でプロービング光線を入射する
ことにより有機汚染を検出する有機汚染検出手段を有し
てもよい。
抗トレンチは、（１００）面または（１１０）面をケミ
カルエッチングにより形成され、形成されたトレンチの
角度に応じた臨界角以下でプロービング光線を入射する
ことにより有機汚染を検出する有機汚染検出手段を有し
てもよい。
【００１６】また、半導体シリコンウエハ上の一対の対
抗トレンチは、どの面であれイオンミリングにより形成
されてもよい。
抗トレンチは、どの面であれイオンミリングにより形成
されてもよい。
【００１７】また、半導体シリコンウエハは、両面研磨
されてもよい。
されてもよい。
【００１８】また、半導体シリコンウエハ上の一対の対
抗トレンチは、半導体シリコンウエハ上の、端部の領域
のみならず半導体集積回路と半導集積回路との間を含
む、半導体集積回路を形成しない捨て領域に形成されて
もよい。
抗トレンチは、半導体シリコンウエハ上の、端部の領域
のみならず半導体集積回路と半導集積回路との間を含
む、半導体集積回路を形成しない捨て領域に形成されて
もよい。
【００１９】また、半導体シリコンウエハ上の一対の対
抗トレンチは、半導体シリコンウエハ上の、端部の領域
のみならず半導体集積回路と半導体集積回路との間を含
む、半導体集積回路を形成しない捨て領域の複数の縦列
と横列と斜列とに複数対形成され、赤外線または近赤外
線が、同一列の隣り合う一対の対抗トレンチに入射され
ることにより有機汚染を検出する有機汚染検出手段を有
してもよい。
抗トレンチは、半導体シリコンウエハ上の、端部の領域
のみならず半導体集積回路と半導体集積回路との間を含
む、半導体集積回路を形成しない捨て領域の複数の縦列
と横列と斜列とに複数対形成され、赤外線または近赤外
線が、同一列の隣り合う一対の対抗トレンチに入射され
ることにより有機汚染を検出する有機汚染検出手段を有
してもよい。
【００２０】また、半導体製造プロセスの途中にある半
導体シリコンウエハ上の、端部の領域のみならず半導体
集積回路と半導体集積回路との間を含む、半導体集積回
路を形成しない捨て領域に、半導体シリコンウエハの端
面においてトレンチの半分の状態であるテーパ状の端面
も含む、多重反射検出用のシリコンウエハ片を有機汚染
検出センサとして貼りつけてもよい。
導体シリコンウエハ上の、端部の領域のみならず半導体
集積回路と半導体集積回路との間を含む、半導体集積回
路を形成しない捨て領域に、半導体シリコンウエハの端
面においてトレンチの半分の状態であるテーパ状の端面
も含む、多重反射検出用のシリコンウエハ片を有機汚染
検出センサとして貼りつけてもよい。
【００２１】また、半導体シリコンウエハ上の一対の対
抗トレンチの、一方の対抗トレンチと他方の対抗トレン
チとの間の半導体シリコンウエハ表面である観測面を、
各半導体製造プロセスのすすむ間は保護膜で保護し、被
観測スタート時に保護膜を剥離して表面をむきだしに
し、さらに光学的ドライ洗浄機構により被観測スタート
時以前の有機物を除去していることにより有機汚染を検
出する有機汚染検出手段を有してもよい。
抗トレンチの、一方の対抗トレンチと他方の対抗トレン
チとの間の半導体シリコンウエハ表面である観測面を、
各半導体製造プロセスのすすむ間は保護膜で保護し、被
観測スタート時に保護膜を剥離して表面をむきだしに
し、さらに光学的ドライ洗浄機構により被観測スタート
時以前の有機物を除去していることにより有機汚染を検
出する有機汚染検出手段を有してもよい。
【００２２】また、光学的ドライ洗浄機構は、有機物を
除去するための照射光源がパルス発光し、かつ半導体シ
リコンウエハ全面を同時に照射する手段と、パルス発光
の持続時間とパルス発光数の制御により、総合的な照射
エネルギーを制御する手段とを有してもよい。
除去するための照射光源がパルス発光し、かつ半導体シ
リコンウエハ全面を同時に照射する手段と、パルス発光
の持続時間とパルス発光数の制御により、総合的な照射
エネルギーを制御する手段とを有してもよい。
【００２３】また、光学的ドライ洗浄機構は、有機物を
除去するための照射光源がパルス発光し、かつ半導体シ
リコンウエハ面を部分照射する手段と、各一対の対抗ト
レンチの有機汚染検出結果に応じて、パルス発光の持続
時間とパルス発光数の制御により、各一対の対抗トレン
チの領域に最適な総合的な照射エネルギーを制御する手
段とを有してもよい。
除去するための照射光源がパルス発光し、かつ半導体シ
リコンウエハ面を部分照射する手段と、各一対の対抗ト
レンチの有機汚染検出結果に応じて、パルス発光の持続
時間とパルス発光数の制御により、各一対の対抗トレン
チの領域に最適な総合的な照射エネルギーを制御する手
段とを有してもよい。
【００２４】また、連続的に検査対象物としての半導体
シリコンウエハを供給する装置を有してもよい。
シリコンウエハを供給する装置を有してもよい。
【００２５】また、有機汚染検出・除去装置装置全体を
真空雰囲気に封入する真空容器と、真空容器内を真空に
ひく時に、除去された有機物または異物を外部に排除す
る手段とを有してもよい。
真空雰囲気に封入する真空容器と、真空容器内を真空に
ひく時に、除去された有機物または異物を外部に排除す
る手段とを有してもよい。
【００２６】また、有機汚染検出・除去装置装置内に、
有機物が分解された微小粒子を集めて外部に排除する静
電気電極を有してもよい。
有機物が分解された微小粒子を集めて外部に排除する静
電気電極を有してもよい。
【００２７】本発明の有機汚染検出・除去装置の有機汚
染検出・除去方法は、有機汚染検出手段により、一方の
対抗トレンチの端面から赤外線を入射し半導体シリコン
ウエハ内部で多重反射した後に、他方の対抗トレンチの
端面から出射した赤外線からスペクトル分析により有機
汚染を検出する段階と、光学的ドライ洗浄機構により、
有機汚染が有ると判定した場合には有機汚染を除去する
段階と、有機汚染を除去できたかどうかを再び有機汚染
検出手段でチェックする段階とを有する。
染検出・除去方法は、有機汚染検出手段により、一方の
対抗トレンチの端面から赤外線を入射し半導体シリコン
ウエハ内部で多重反射した後に、他方の対抗トレンチの
端面から出射した赤外線からスペクトル分析により有機
汚染を検出する段階と、光学的ドライ洗浄機構により、
有機汚染が有ると判定した場合には有機汚染を除去する
段階と、有機汚染を除去できたかどうかを再び有機汚染
検出手段でチェックする段階とを有する。
【００２８】また、有機汚染検出手段により、赤外線に
替えて、倍音（第２高調波）や３倍音（第３高調波）を
有する基本共鳴スペクトルの波長領域をカバーする近赤
外線を入射し、有機汚染を検出する段階を有してもよ
い。
替えて、倍音（第２高調波）や３倍音（第３高調波）を
有する基本共鳴スペクトルの波長領域をカバーする近赤
外線を入射し、有機汚染を検出する段階を有してもよ
い。
【００２９】また、有機汚染検出手段により、有機汚染
を検出するための赤外線または近赤外線として有機物の
共鳴スペクトルのある波長帯域全域の波長成分をもつ光
線をプロービング光線となし、被測定対象を通過後のプ
ロービング光をフーリエ変換することにより有機汚染を
検出する段階を有してもよい。
を検出するための赤外線または近赤外線として有機物の
共鳴スペクトルのある波長帯域全域の波長成分をもつ光
線をプロービング光線となし、被測定対象を通過後のプ
ロービング光をフーリエ変換することにより有機汚染を
検出する段階を有してもよい。
【００３０】また、有機汚染検出手段により、有機汚染
を検出するための赤外線または近赤外線として有機物の
共鳴スペクトルのある波長帯域を光源側で波長掃引し、
被測定対象を通過後のプロービング光の強弱を検出する
ことにより有機汚染を検出する段階を有してもよい。
を検出するための赤外線または近赤外線として有機物の
共鳴スペクトルのある波長帯域を光源側で波長掃引し、
被測定対象を通過後のプロービング光の強弱を検出する
ことにより有機汚染を検出する段階を有してもよい。
【００３１】また、有機汚染検出手段により、プロービ
ング光をｐ波またはｓ波に偏光分離し、偏光分離したｐ
波またはｓ波を検査対象物としての半導体シリコンウエ
ハに照射して、被測定対象を通過後のプロービング光を
フーリエ変挽することにより有機汚染を検出する段階を
有してもよい。
ング光をｐ波またはｓ波に偏光分離し、偏光分離したｐ
波またはｓ波を検査対象物としての半導体シリコンウエ
ハに照射して、被測定対象を通過後のプロービング光を
フーリエ変挽することにより有機汚染を検出する段階を
有してもよい。
【００３２】また、有機汚染検出手段により、形成され
たトレンチの角度に応じた臨界角以下でプロービング光
線を入射することにより有機汚染を検出する段階を有し
てもよい。
たトレンチの角度に応じた臨界角以下でプロービング光
線を入射することにより有機汚染を検出する段階を有し
てもよい。
【００３３】また、有機汚染検出手段により、赤外線ま
たは近赤外線が、同一列の隣り合う一対の対抗トレンチ
に入射されることにより有機汚染を検出する段階を有し
てもよい。
たは近赤外線が、同一列の隣り合う一対の対抗トレンチ
に入射されることにより有機汚染を検出する段階を有し
てもよい。
【００３４】また、半導体シリコンウエハ上の一対の対
抗トレンチの、一方の対抗トレンチと他方の対抗トレン
チとの間の半導体シリコンウエハ表面である観測面を、
各半導体製造プロセスのすすむ間は保護膜で保護する段
階と、光学的ドライ洗浄機構により、被観測スタート時
以前の有機物を除去する段階と、被観測スタート時に保
護膜を剥離して表面をむきだしにする段階とを有しても
よい。
抗トレンチの、一方の対抗トレンチと他方の対抗トレン
チとの間の半導体シリコンウエハ表面である観測面を、
各半導体製造プロセスのすすむ間は保護膜で保護する段
階と、光学的ドライ洗浄機構により、被観測スタート時
以前の有機物を除去する段階と、被観測スタート時に保
護膜を剥離して表面をむきだしにする段階とを有しても
よい。
【００３５】また、有機物を除去するための照射光源に
より、パルス発光し、かつ半導体シリコンウエハ全面を
同時に照射する段階と、パルス発光の持続時間とパルス
発光数の制御により、総合的な照射エネルギーを制御す
る段階とを有してもよい。
より、パルス発光し、かつ半導体シリコンウエハ全面を
同時に照射する段階と、パルス発光の持続時間とパルス
発光数の制御により、総合的な照射エネルギーを制御す
る段階とを有してもよい。
【００３６】また、有機物を除去するための照射光源に
より、パルス発光し、かつ半導体シリコンウエハ面を部
分照射する段階と、各一対の対抗トレンチの有機汚染検
出結果に応じて、パルス発光の持続時間とパルス発光数
の制御により、各一対の対抗トレンチの領域に最適な総
合的な照射エネルギーを制御する段階とを有してもよ
い。
より、パルス発光し、かつ半導体シリコンウエハ面を部
分照射する段階と、各一対の対抗トレンチの有機汚染検
出結果に応じて、パルス発光の持続時間とパルス発光数
の制御により、各一対の対抗トレンチの領域に最適な総
合的な照射エネルギーを制御する段階とを有してもよ
い。
【００３７】また、連続的に検査対象物としての半導体
シリコンウエハを供給する段階を有してもよい。
シリコンウエハを供給する段階を有してもよい。
【００３８】また、真空容器内を真空にひく時に、除去
された有機物または異物を外部に排除する段階を有して
もよい。
された有機物または異物を外部に排除する段階を有して
もよい。
【００３９】また、静電気電極により、有機物が分解さ
れた微小粒子を集めて外部に排除する段階を有してもよ
い。
れた微小粒子を集めて外部に排除する段階を有してもよ
い。
【００４０】従って、高集積度の半導体製造の段階で歩
留り低下の原因になっている有機汚染を高速で検出し、
あるいはそれに加えて当該汚染の物質成分を同時に分析
し、汚染を除去することができる。
留り低下の原因になっている有機汚染を高速で検出し、
あるいはそれに加えて当該汚染の物質成分を同時に分析
し、汚染を除去することができる。
【００４１】本発明の化学汚染検出・除去装置は、半導
体シリコンウエハの生産工程における化学汚染検出・除
去装置において、検査対象物としての半導体シリコンウ
エハ上に形成した向かい合う一対の対抗トレンチと、一
方の対抗トレンチの端面から赤外線を入射し半導体シリ
コンウエハ内部で多重反射した後に、他方の対抗トレン
チの端面から出射した赤外線からスペクトル分析により
化学汚染を検出する化学汚染検出手段と、化学汚染が有
ると判定した場合には化学汚染を除去する光学的ドライ
洗浄機構と、化学汚染を除去できたかどうかを再び化学
汚染検出手段でチェックする手段とを同一装置内に具備
している。
体シリコンウエハの生産工程における化学汚染検出・除
去装置において、検査対象物としての半導体シリコンウ
エハ上に形成した向かい合う一対の対抗トレンチと、一
方の対抗トレンチの端面から赤外線を入射し半導体シリ
コンウエハ内部で多重反射した後に、他方の対抗トレン
チの端面から出射した赤外線からスペクトル分析により
化学汚染を検出する化学汚染検出手段と、化学汚染が有
ると判定した場合には化学汚染を除去する光学的ドライ
洗浄機構と、化学汚染を除去できたかどうかを再び化学
汚染検出手段でチェックする手段とを同一装置内に具備
している。
【００４２】本発明の化学汚染検出・除去装置の化学汚
染検出・除去方法は、化学汚染検出手段により、一方の
対抗トレンチの端面から赤外線を入射し半導体シリコン
ウエハ内部で多重反射した後に、他方の対抗トレンチの
端面から出射した赤外線からスペクトル分析により化学
汚染を検出する段階と、光学的ドライ洗浄機構により、
化学汚染が有ると判定した場合には化学汚染を除去する
段階と、化学汚染を除去できたかどうかを再び化学汚染
検出手段でチェックする段階とを有する。
染検出・除去方法は、化学汚染検出手段により、一方の
対抗トレンチの端面から赤外線を入射し半導体シリコン
ウエハ内部で多重反射した後に、他方の対抗トレンチの
端面から出射した赤外線からスペクトル分析により化学
汚染を検出する段階と、光学的ドライ洗浄機構により、
化学汚染が有ると判定した場合には化学汚染を除去する
段階と、化学汚染を除去できたかどうかを再び化学汚染
検出手段でチェックする段階とを有する。
【００４３】従って、化学汚染を高速で検出し、あるい
はそれに加えて当該汚染の物質成分を同時に分析し、汚
染を除去することができる。
はそれに加えて当該汚染の物質成分を同時に分析し、汚
染を除去することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】まず、（１００）面をもつ半導体
シリコンウエハにトレンチを形成し、ウエハ多重内部反
射赤外吸収分光法による有機汚染検出について説明す
る。
シリコンウエハにトレンチを形成し、ウエハ多重内部反
射赤外吸収分光法による有機汚染検出について説明す
る。
【００４５】一般にウエハを汚染する有機物の膜の厚さ
は数ナノメートル（ｎｍ）から数十ｎｍと極めてうす
く、ウエハ表面の１回の反射では汚染検出のための感度
が不足するので、感度よく検出するためには表面を何回
も反射することが望ましい。この目的のためには、ウエ
ハの端面を４５度に研磨してそこから赤外線を入射しウ
エハ内部で多重反射した後に、中心点対象のウエハの端
面を４５度に研磨した位置から出射する方法があるが、
ウエハの直径が２００ｍｍや３００ｍｍの大きさなると
プロービング光線の減衰が大きくなり検出に困難を来た
す。それゆえ、入射点と出射点の距離は検出に十分な反
射回数をもち、減衰が大きすぎない数十ｍｍが望まし
い。また、鏡面半導体基板（Ｂａｒｅ Ｗａｆｅｒ）の
状態のみでなく、プロセスの各段階での有機汚染を検出
できなければならない。この目的にあうように、ウエハ
上で集積回路を形成しない捨て領域にケミカルエッチン
グによりトレンチを対抗して形成する。
は数ナノメートル（ｎｍ）から数十ｎｍと極めてうす
く、ウエハ表面の１回の反射では汚染検出のための感度
が不足するので、感度よく検出するためには表面を何回
も反射することが望ましい。この目的のためには、ウエ
ハの端面を４５度に研磨してそこから赤外線を入射しウ
エハ内部で多重反射した後に、中心点対象のウエハの端
面を４５度に研磨した位置から出射する方法があるが、
ウエハの直径が２００ｍｍや３００ｍｍの大きさなると
プロービング光線の減衰が大きくなり検出に困難を来た
す。それゆえ、入射点と出射点の距離は検出に十分な反
射回数をもち、減衰が大きすぎない数十ｍｍが望まし
い。また、鏡面半導体基板（Ｂａｒｅ Ｗａｆｅｒ）の
状態のみでなく、プロセスの各段階での有機汚染を検出
できなければならない。この目的にあうように、ウエハ
上で集積回路を形成しない捨て領域にケミカルエッチン
グによりトレンチを対抗して形成する。
【００４６】（１００）面をもつ半導体シリコンウエハ
にケミカルエッチングによりトレンチを形成することは
既知の技術であり、たとえば、論文”Ｓｉｌｉｃｏｎ
ａｓａ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌ”，
Ｋｕｒｔ Ｅ．Ｐｅｔｅｒｓｅｎ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎ
ｇ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ，Ｖｏｌ．７０，Ｎｏ．
５．Ｍａｙ１９８２，ｐｐ．４２０−４５７に詳しく述
べられている。図１に、その論文から引用したトレンチ
が形成される状態を示す。
にケミカルエッチングによりトレンチを形成することは
既知の技術であり、たとえば、論文”Ｓｉｌｉｃｏｎ
ａｓａ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌ”，
Ｋｕｒｔ Ｅ．Ｐｅｔｅｒｓｅｎ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎ
ｇ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ，Ｖｏｌ．７０，Ｎｏ．
５．Ｍａｙ１９８２，ｐｐ．４２０−４５７に詳しく述
べられている。図１に、その論文から引用したトレンチ
が形成される状態を示す。
【００４７】半導体シリコンウエハ上の一対の対抗トレ
ンチは、（１００）面または（１１０）面をケミカルエ
ッチングにより形成され、形成されたトレンチの角度に
応じた臨界角以下でプロービング光線を入射することに
より有機汚染を検出する。
ンチは、（１００）面または（１１０）面をケミカルエ
ッチングにより形成され、形成されたトレンチの角度に
応じた臨界角以下でプロービング光線を入射することに
より有機汚染を検出する。
【００４８】半導体シリコンウエハ上の一対の対抗トレ
ンチは、どの面であれイオンミリングにより形成され
る。また、多重反射の効率を上げるために、半導体シリ
コンウエハは、両面研磨される。
ンチは、どの面であれイオンミリングにより形成され
る。また、多重反射の効率を上げるために、半導体シリ
コンウエハは、両面研磨される。
【００４９】図２に半導体シリコンウエハ上で集積回路
を形成しない捨て領域にトレンチを対抗して形成した例
を示す。
を形成しない捨て領域にトレンチを対抗して形成した例
を示す。
【００５０】図３は、半導体シリコンウエハ上に形成し
た複数対の対抗トレンチの例を示す。
た複数対の対抗トレンチの例を示す。
【００５１】半導体シリコンウエハ上の一対の対抗トレ
ンチは、半導体シリコンウエハ上の半導体集積回路を形
成しない捨て領域（基板の端部の領域のみならず半導体
集積回路と半導体集積回路との間を含む）の複数の縦列
（ｎ１〜ｎ９列）と横列（ｍ１〜ｍ９列）と斜列（ｐ
１、ｑ１列）とに複数対形成されている。赤外線または
近赤外線が、同一列の隣り合う一対の対抗トレンチに入
射されることにより有機汚染を検出する。
ンチは、半導体シリコンウエハ上の半導体集積回路を形
成しない捨て領域（基板の端部の領域のみならず半導体
集積回路と半導体集積回路との間を含む）の複数の縦列
（ｎ１〜ｎ９列）と横列（ｍ１〜ｍ９列）と斜列（ｐ
１、ｑ１列）とに複数対形成されている。赤外線または
近赤外線が、同一列の隣り合う一対の対抗トレンチに入
射されることにより有機汚染を検出する。
【００５２】又、半導体製造プロセスの途中にある半導
体シリコンウエハ上の半導体集積回路を形成しない捨て
領域に（基板の端部の領域のみならず半導体集積回路と
半導体集積回路との間を含む）、多重反射検出用のシリ
コンウエハ片（シリコンウエハの端面においてトレンチ
の半分の状態、すなわちテーパ状の端面もふくむ）を有
機汚染検出センサとして貼りつける。
体シリコンウエハ上の半導体集積回路を形成しない捨て
領域に（基板の端部の領域のみならず半導体集積回路と
半導体集積回路との間を含む）、多重反射検出用のシリ
コンウエハ片（シリコンウエハの端面においてトレンチ
の半分の状態、すなわちテーパ状の端面もふくむ）を有
機汚染検出センサとして貼りつける。
【００５３】図４に一方のトレンチの端面からプロービ
ングのための赤外線を入射しウエハ内部で多重反射した
後に他方トレンチの端面から出射する様子を示す。ま
た、トレンチとトレンチの間のシリコンウエハ表面は、
各半導体製造プロセスのすすむ間は保護膜（レジスト膜
など）で保護し、観測する時にその保護膜を剥離して新
鮮な表面をむきだしにするようにする。
ングのための赤外線を入射しウエハ内部で多重反射した
後に他方トレンチの端面から出射する様子を示す。ま
た、トレンチとトレンチの間のシリコンウエハ表面は、
各半導体製造プロセスのすすむ間は保護膜（レジスト膜
など）で保護し、観測する時にその保護膜を剥離して新
鮮な表面をむきだしにするようにする。
【００５４】１．２μｍより長い波長の赤外線はシリコ
ンウエハ内でほとんど吸収されないのでプロービングに
適する。
ンウエハ内でほとんど吸収されないのでプロービングに
適する。
【００５５】図５には一方のトレンチの端面からプロー
ビングのため赤外線２を入射し、シリコンウエハ１内部
で多重反射した後に他方のトレンチの端面から出射した
赤外線を検出し、フーリエ変換によりスペクトル分析す
る有機汚染の検出するスペクトル分析装置３と、有機汚
染が有ると判定した場合にはそれを除去する光学的ドラ
イ洗浄機構を同一装置内に具備した有機汚染検出・除去
装置の概念図を示す。
ビングのため赤外線２を入射し、シリコンウエハ１内部
で多重反射した後に他方のトレンチの端面から出射した
赤外線を検出し、フーリエ変換によりスペクトル分析す
る有機汚染の検出するスペクトル分析装置３と、有機汚
染が有ると判定した場合にはそれを除去する光学的ドラ
イ洗浄機構を同一装置内に具備した有機汚染検出・除去
装置の概念図を示す。
【００５６】赤外線に替えて、倍音（第２高調波）や３
倍音（第３高調波）を有する基本共鳴スペクトルの波長
領域をカバーする近赤外線を入射し、有機汚染を検出す
ることもできる。
倍音（第３高調波）を有する基本共鳴スペクトルの波長
領域をカバーする近赤外線を入射し、有機汚染を検出す
ることもできる。
【００５７】有機汚染を検出するための赤外線または近
赤外線として有機物の共鳴スペクトルのある波長帯域全
域の波長成分をもつ光線をプロービング光線となし、被
測定対象を通過後のプロービング光をフーリエ変換する
ことにより有機汚染を検出する。
赤外線として有機物の共鳴スペクトルのある波長帯域全
域の波長成分をもつ光線をプロービング光線となし、被
測定対象を通過後のプロービング光をフーリエ変換する
ことにより有機汚染を検出する。
【００５８】（１００）面をもつ半導体シリコンウエハ
上で集積回路を形成しない捨て領域にケミカルェッチン
グにより形成した向かい合う対抗トレンチを形成し、一
方のトレンチの端面から赤外線を入射しウエハ内部で多
重反射した後に他方のトレンチの端面から出射した赤外
線を検出し、有機物の分子振動により吸収されたスペク
トルをフーリエ変換によるスペクトル分析により有機汚
染を検出し、有機汚染が有ると判定した場合にはそれを
除去するために付着した有機物の結合エネルギーよりお
おきなエネルギーをもつ光を照射するそのような作用を
もつ光源としては、たとえばキセノンガスのエキシマ状
態励起光（Ｘｅエキシマ光）などやレーザ光などがあ
る。
上で集積回路を形成しない捨て領域にケミカルェッチン
グにより形成した向かい合う対抗トレンチを形成し、一
方のトレンチの端面から赤外線を入射しウエハ内部で多
重反射した後に他方のトレンチの端面から出射した赤外
線を検出し、有機物の分子振動により吸収されたスペク
トルをフーリエ変換によるスペクトル分析により有機汚
染を検出し、有機汚染が有ると判定した場合にはそれを
除去するために付着した有機物の結合エネルギーよりお
おきなエネルギーをもつ光を照射するそのような作用を
もつ光源としては、たとえばキセノンガスのエキシマ状
態励起光（Ｘｅエキシマ光）などやレーザ光などがあ
る。
【００５９】図６には、クリーンルームに放置したＭＯ
Ｓトランジスタのゲート酸化膜表面が時間の経過ととも
に有機汚染（Ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏ
ｎ＝有機汚染はカーボン（炭素）系の分子の付着）がす
すむ状態を示し、図７には付着したカーボン（炭素）系
分子の例としてエチルアルコールＣＨ3ＣＨ2ＯＨが結合
エネルギーより大きなエネルギーをもつＸｅエキシマ光
照射により低減する様子を示す。照射光源はパルス発光
することが出来るものであれば、パルスの持続時間とパ
ルス数の制御により、総合的な照射エネルギーを制御で
きるのでウエハ上に形成した半導体集積回路を損傷せず
に有機汚染のみを除去あるいは蒸発させることができ
る。有機汚染除去のための光照射は必要に応じてウエハ
全面にすることも、あるいは狭い特定領域を選択的にす
ることもできる。
Ｓトランジスタのゲート酸化膜表面が時間の経過ととも
に有機汚染（Ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏ
ｎ＝有機汚染はカーボン（炭素）系の分子の付着）がす
すむ状態を示し、図７には付着したカーボン（炭素）系
分子の例としてエチルアルコールＣＨ3ＣＨ2ＯＨが結合
エネルギーより大きなエネルギーをもつＸｅエキシマ光
照射により低減する様子を示す。照射光源はパルス発光
することが出来るものであれば、パルスの持続時間とパ
ルス数の制御により、総合的な照射エネルギーを制御で
きるのでウエハ上に形成した半導体集積回路を損傷せず
に有機汚染のみを除去あるいは蒸発させることができ
る。有機汚染除去のための光照射は必要に応じてウエハ
全面にすることも、あるいは狭い特定領域を選択的にす
ることもできる。
【００６０】次に、本発明の実施の形態について図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００６１】図５は、本発明の実施の形態を示す概念図
である。図５において、水平平面内で移動するＸＹテー
ブル７上には半導体基板１が置かれる。なお、ＸＹテー
ブル７は半導体基板１を移動しつつ、その表面を検査す
る目的のもので、場合によっては回転テーブルが付与さ
れることもある。
である。図５において、水平平面内で移動するＸＹテー
ブル７上には半導体基板１が置かれる。なお、ＸＹテー
ブル７は半導体基板１を移動しつつ、その表面を検査す
る目的のもので、場合によっては回転テーブルが付与さ
れることもある。
【００６２】本実施形態では、ＸＹテーブル１の斜め上
に赤外線光源２が配置され、その光源からは細く絞られ
た光線が出され、半導体基板１の上に図２のように対抗
した位置に形成されたトレンチの一方に入射する。トレ
ンチは（１００）面をもつシリコン基板をケミカルエッ
チングすることにより図１に示すように約５５度の傾き
をもつので、その角度に対してほぼ直交するように入射
する。トレンチに入射した赤外光線は、図４に示すよう
に半導体基板１の内部を何回も反射を繰り返しながら基
板表面の汚染情報を累積してプロービングし、対抗する
もう一方のトレンチから出射する。出射した赤外線を検
出し、有機物の分子振動により吸収をスペクトル分析装
置３によりフーリエ変換によるスペクトル分析を行って
有機汚染を検出する。有機汚染を検出するためのスペク
トル分析法はＦＴＩＲに限らない。プロービング光源を
当該波長帯域を波長掃引し、有機物に吸収された強度を
検出するものであってもよいし、さらにその光源を偏光
分離したものであってもよい。有機汚染を検出するため
の赤外線または近赤外線として有機物の共鳴スペクトル
のある波長帯域を光源側で波長掃引し、被測定対象を通
過後のプロービング光の強弱を検出することにより有機
汚染を検出する方法である。又は、プロービング光をｐ
波またはｓ波に偏光分離し、偏光分離したｐ波またはｓ
波を検査対象物としての半導体シリコンウエハに照射し
て、有機汚染を検出する方法である。
に赤外線光源２が配置され、その光源からは細く絞られ
た光線が出され、半導体基板１の上に図２のように対抗
した位置に形成されたトレンチの一方に入射する。トレ
ンチは（１００）面をもつシリコン基板をケミカルエッ
チングすることにより図１に示すように約５５度の傾き
をもつので、その角度に対してほぼ直交するように入射
する。トレンチに入射した赤外光線は、図４に示すよう
に半導体基板１の内部を何回も反射を繰り返しながら基
板表面の汚染情報を累積してプロービングし、対抗する
もう一方のトレンチから出射する。出射した赤外線を検
出し、有機物の分子振動により吸収をスペクトル分析装
置３によりフーリエ変換によるスペクトル分析を行って
有機汚染を検出する。有機汚染を検出するためのスペク
トル分析法はＦＴＩＲに限らない。プロービング光源を
当該波長帯域を波長掃引し、有機物に吸収された強度を
検出するものであってもよいし、さらにその光源を偏光
分離したものであってもよい。有機汚染を検出するため
の赤外線または近赤外線として有機物の共鳴スペクトル
のある波長帯域を光源側で波長掃引し、被測定対象を通
過後のプロービング光の強弱を検出することにより有機
汚染を検出する方法である。又は、プロービング光をｐ
波またはｓ波に偏光分離し、偏光分離したｐ波またはｓ
波を検査対象物としての半導体シリコンウエハに照射し
て、有機汚染を検出する方法である。
【００６３】なお、対抗するトレンチ間のシリコン基板
表面には各段階のプロセスがすすむ間は保護膜（レジス
ト膜など）で覆い、その後の観測時間の間はその保護膜
を除去してシリコン基板の表面が直接有機汚染にさらさ
れるようにする。
表面には各段階のプロセスがすすむ間は保護膜（レジス
ト膜など）で覆い、その後の観測時間の間はその保護膜
を除去してシリコン基板の表面が直接有機汚染にさらさ
れるようにする。
【００６４】図６にはクリーンルームに放置したＭＯＳ
トランジスタのゲート酸化膜が時間とともに（スター
ト、１時間後、２４時間後、４日後）有機汚染されてい
く状態が示されている。
トランジスタのゲート酸化膜が時間とともに（スター
ト、１時間後、２４時間後、４日後）有機汚染されてい
く状態が示されている。
【００６５】有機汚染が有ると判定した場合にはそれを
除去するために、付着した有機物の結合エネルギーより
おおきなエネルギーをもつ光を照射光源（Ｘｅ（キセノ
ン）エキシマ光など）６から半導体基板１に照射する。
図７には、有機汚染（ここでは、エチルアルコールＣＨ
3ＣＨ2ＯＨをガラス面に塗布）が１８５ｎｍと２５４ｎ
ｍの波長をもつ低圧水銀灯、あるいは１７２ｎｍの波長
をもつ誘電体バリア放電エキシマランプ照射により著し
く低減することを示す（ウシオ電機のデータより）。
除去するために、付着した有機物の結合エネルギーより
おおきなエネルギーをもつ光を照射光源（Ｘｅ（キセノ
ン）エキシマ光など）６から半導体基板１に照射する。
図７には、有機汚染（ここでは、エチルアルコールＣＨ
3ＣＨ2ＯＨをガラス面に塗布）が１８５ｎｍと２５４ｎ
ｍの波長をもつ低圧水銀灯、あるいは１７２ｎｍの波長
をもつ誘電体バリア放電エキシマランプ照射により著し
く低減することを示す（ウシオ電機のデータより）。
【００６６】照射光源はパルス発光することが出来るタ
イプのものがあるので、コントローラ４により照射光源
の電源および駆動回路をパルスの持続時間とパルス数を
制御して、半導体基板１上に形成した半導体集積回路を
損傷せずに有機汚染のみを除去あるいは蒸発させること
ができる。有機汚染除去のための光の照射は、半導体基
板１全面を一度に照射することも可能であるし、特定の
スポットサイズでＸＹテーブル１を移動して全面あるい
は特定の箇所のみを除去することも可能である。
イプのものがあるので、コントローラ４により照射光源
の電源および駆動回路をパルスの持続時間とパルス数を
制御して、半導体基板１上に形成した半導体集積回路を
損傷せずに有機汚染のみを除去あるいは蒸発させること
ができる。有機汚染除去のための光の照射は、半導体基
板１全面を一度に照射することも可能であるし、特定の
スポットサイズでＸＹテーブル１を移動して全面あるい
は特定の箇所のみを除去することも可能である。
【００６７】光照射により、有機汚染が除去されたか否
かは再び赤外線のスペクトル分析によりチェックでき
る。
かは再び赤外線のスペクトル分析によりチェックでき
る。
【００６８】図８に実際の実施例である有機汚染検出・
除去装置の模式図を示し、説明する。
除去装置の模式図を示し、説明する。
【００６９】原理的には図５で説明したことと同じであ
るが、それに被検査対象のシリコン基板（ウエハ）２１
の保管・搬送機構８を加えて連続的な検査を可能にして
いる。また当該装置全体を真空容器９内に封入してい
る。有機汚染はクリーンルーム雰囲気によってもなされ
るので、その雰囲気から隔離する意味で装置内は真空雰
囲気であることが望ましい。また、除去された有機物あ
るいは異物は装置内を真空にひく時に外部に排除される
ので、再度汚染されることがなくなる。
るが、それに被検査対象のシリコン基板（ウエハ）２１
の保管・搬送機構８を加えて連続的な検査を可能にして
いる。また当該装置全体を真空容器９内に封入してい
る。有機汚染はクリーンルーム雰囲気によってもなされ
るので、その雰囲気から隔離する意味で装置内は真空雰
囲気であることが望ましい。また、除去された有機物あ
るいは異物は装置内を真空にひく時に外部に排除される
ので、再度汚染されることがなくなる。
【００７０】有機物を除去する目的で短波長のエキシマ
光などを照射した結果、有機物は収用主要構成原子の炭
素は二酸化炭素になり、水素は水蒸気になって消散す
る。二酸化炭素は微小な粒子になり、半導体ウエハに付
着すると半導体の不良要因になりえる。より積極的に微
小な粒子を排除する目的で、有機汚染検出・除去装置装
置内に、有機物が分解された微小粒子を集めて外部に排
除する静電気集塵電極１４を設けて静電気を印加する。
光などを照射した結果、有機物は収用主要構成原子の炭
素は二酸化炭素になり、水素は水蒸気になって消散す
る。二酸化炭素は微小な粒子になり、半導体ウエハに付
着すると半導体の不良要因になりえる。より積極的に微
小な粒子を排除する目的で、有機汚染検出・除去装置装
置内に、有機物が分解された微小粒子を集めて外部に排
除する静電気集塵電極１４を設けて静電気を印加する。
【００７１】なお、本発明の装置は有機汚染のみなら
ず、人体やＡＰ（Ａｍｍｏｎｉａ−ｐｅｒｏｘｉｄｅ）
洗浄液から発生するアンモニアＮＨ3 などの化学汚染に
も適用されうる。
ず、人体やＡＰ（Ａｍｍｏｎｉａ−ｐｅｒｏｘｉｄｅ）
洗浄液から発生するアンモニアＮＨ3 などの化学汚染に
も適用されうる。
【００７２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、有機汚染
検出・除去装置及びその有機汚染検出・除去方法によ
り、高集積度の半導体製造の段階で歩留り低下の原因に
なっている有機汚染を高速で検出し、あるいはそれに加
えて当該汚染の物質成分を同時に分析し、汚染を除去す
ることができるという効果がある。
検出・除去装置及びその有機汚染検出・除去方法によ
り、高集積度の半導体製造の段階で歩留り低下の原因に
なっている有機汚染を高速で検出し、あるいはそれに加
えて当該汚染の物質成分を同時に分析し、汚染を除去す
ることができるという効果がある。
【００７３】また、化学汚染検出・除去装置及びその化
学汚染検出・除去方法により、化学汚染を高速で検出
し、あるいはそれに加えて当該汚染の物質成分を同時に
分析し、汚染を除去することができるという効果があ
る。
学汚染検出・除去方法により、化学汚染を高速で検出
し、あるいはそれに加えて当該汚染の物質成分を同時に
分析し、汚染を除去することができるという効果があ
る。
【図１】（１００）面をもつ半導体シリコンウエハにケ
ミカルエッチングによりトレンチを形成する図である。
ミカルエッチングによりトレンチを形成する図である。
【図２】半導体シリコンウエハ上で集積回路を形成しな
い捨て領域にトレンチを対抗して形成した例を示す図で
ある。
い捨て領域にトレンチを対抗して形成した例を示す図で
ある。
【図３】半導体シリコンウエハ上に形成した複数対の対
抗トレンチの例を示す図である。
抗トレンチの例を示す図である。
【図４】一方のトレンチの端面からプロービングのため
の赤外線を入射しウエハ内部で多重反射した後に他方ト
レンチの端面から出射する様子を示す図である。
の赤外線を入射しウエハ内部で多重反射した後に他方ト
レンチの端面から出射する様子を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の有機汚染検出・除去装置
の概念図である。
の概念図である。
【図６】クリーンルームに放置したＭＯＳトランジスタ
のゲート酸化膜が時間とともに（スタート、１時間後、
２４時間後、４日後）有機汚染されていく状態を示すス
ペクトルデータを示す図である。
のゲート酸化膜が時間とともに（スタート、１時間後、
２４時間後、４日後）有機汚染されていく状態を示すス
ペクトルデータを示す図である。
【図７】有機汚染（ここでは、エチルアルコールＣＨ3
ＣＨ2ＯＨをガラス面に塗布）が１８５ｎｍと２５４ｎ
ｍの波長をもつ低圧水銀灯、あるいは１７２ｎｍの波長
をもつ誘電体バリア放電エキシマランプ照射により著し
く低減することを示すスペクトルデータを示す図であ
る。
ＣＨ2ＯＨをガラス面に塗布）が１８５ｎｍと２５４ｎ
ｍの波長をもつ低圧水銀灯、あるいは１７２ｎｍの波長
をもつ誘電体バリア放電エキシマランプ照射により著し
く低減することを示すスペクトルデータを示す図であ
る。
【図８】実際の実施例である有機汚染検出・除去装置の
模式図である。
模式図である。
１、２１ シリコン基板（ウエハ） ２、２２ プロービング赤外線 ３、２３ スペクトル分析装置 ４、１５ コントローラ（制御回路） ５、２４ 照射光源の電源および駆動回路 ６、１６ 照射光源 ７、１７ 載物台（Ｘ、Ｙ、θ制御） ８ シリコン基板（ウエハ）の保管・搬送機構 ９ 真空容器 １０ 真空バルブ １１ 真空ポンプ １２ 不活性ガスバルブ １３ 不活性ガスボンベ １４、１８ 静電気集塵電極 ３３ センサ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年４月１３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 有機汚染検出・除去装置及びその有機
汚染検出・除去方法並びに化学汚染検出・除去装置及び
その化学汚染検出・除去方法
汚染検出・除去方法並びに化学汚染検出・除去装置及び
その化学汚染検出・除去方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機汚染検出・除
去装置及びその有機汚染検出・除去方法並びに化学汚染
検出・除去装置及びその化学汚染検出・除去方法に関す
る。
去装置及びその有機汚染検出・除去方法並びに化学汚染
検出・除去装置及びその化学汚染検出・除去方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄａ
ｍ Ａｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの半導体集積回路
の集積度が向上するにつれ、ゲート酸化膜の厚さが薄く
なり、ＭＯＳ（Ｍｅｔａ１ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ）ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ
Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の動作中の電界（約４×１０6
Ｖ/ｃｍ）を絶縁する機能のマージンが少ない設計にな
る。ここで、熱酸化によりゲート酸化膜を形成する際に
金属汚染および有機汚染が存在すると絶縁破壊を起こ
す。有機汚染については、ゲート酸化膜形成後に付着し
た場合にも絶縁性の劣化をもたらすことが知られてい
る。
ｍ Ａｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの半導体集積回路
の集積度が向上するにつれ、ゲート酸化膜の厚さが薄く
なり、ＭＯＳ（Ｍｅｔａ１ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ）ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ
Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の動作中の電界（約４×１０6
Ｖ/ｃｍ）を絶縁する機能のマージンが少ない設計にな
る。ここで、熱酸化によりゲート酸化膜を形成する際に
金属汚染および有機汚染が存在すると絶縁破壊を起こ
す。有機汚染については、ゲート酸化膜形成後に付着し
た場合にも絶縁性の劣化をもたらすことが知られてい
る。
【０００３】従来の技術では有機汚染を検出すること、
あるいは有機汚染検出しその組成を分析することと電子
回路動作上障害になると判定された有機汚染を除去する
ことは全く別々の工程であった。一般には、汚染有機分
子の分子振動に相当する波長を有する光線を当番箇所に
照射すると、その分子振動に相当する波長成分が吸収さ
れるのでウエハ（半導体基板）の当該箇所から反射した
光をスペクトル分析することにより有機汚染の有無が検
出できる。光をスペクトル分析する方法として、ＦＴＩ
Ｒ（赤外フーリエ分光）法が知られている。
あるいは有機汚染検出しその組成を分析することと電子
回路動作上障害になると判定された有機汚染を除去する
ことは全く別々の工程であった。一般には、汚染有機分
子の分子振動に相当する波長を有する光線を当番箇所に
照射すると、その分子振動に相当する波長成分が吸収さ
れるのでウエハ（半導体基板）の当該箇所から反射した
光をスペクトル分析することにより有機汚染の有無が検
出できる。光をスペクトル分析する方法として、ＦＴＩ
Ｒ（赤外フーリエ分光）法が知られている。
【０００４】半導体生産工程において、有機汚染が懸念
されるウエハは、ＦＴＩＲ装置により有機汚染を検査す
る。しかる後別の洗浄装置に半導体基板を搭載しなお
し、洗浄し、再度ＦＴＩＲ装置により半導体基板上の有
機汚染の有無をチェックするという工程をふむ。すなわ
ち、従来の技術は生産工程の中の一貫したｉｎ−１ｉｎ
ｅ装置という考え方ではなくて、問題が起こった時にｏ
ｆｆ−ｌｉｎｅで分析するという考え方であった。
されるウエハは、ＦＴＩＲ装置により有機汚染を検査す
る。しかる後別の洗浄装置に半導体基板を搭載しなお
し、洗浄し、再度ＦＴＩＲ装置により半導体基板上の有
機汚染の有無をチェックするという工程をふむ。すなわ
ち、従来の技術は生産工程の中の一貫したｉｎ−１ｉｎ
ｅ装置という考え方ではなくて、問題が起こった時にｏ
ｆｆ−ｌｉｎｅで分析するという考え方であった。
【０００５】なお、一般にウエハを汚染する有機物の膜
の厚さは数ナノメートル（ｎｍ）から数十ｎｍと極めて
うすく、ウエハ表面の１回の反射では汚染検出のための
感度が不足するので、ウエハ端面にテーパをつけてそこ
からプロービング光を入射し、う一方の端面から出射
し、それをＦＴＩＲする方法が学会で発表されている
（多重内部反射赤外吸収分光法）。
の厚さは数ナノメートル（ｎｍ）から数十ｎｍと極めて
うすく、ウエハ表面の１回の反射では汚染検出のための
感度が不足するので、ウエハ端面にテーパをつけてそこ
からプロービング光を入射し、う一方の端面から出射
し、それをＦＴＩＲする方法が学会で発表されている
（多重内部反射赤外吸収分光法）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】金属汚染の検出と除去
に関しては別途に提案（異物汚染除去方式および装置）
済であるので、本発明が解決しようとする課題は検査対
象物（たとえば半導体基板）における有機汚染検出を行
い、あるいはそれに加えて有機汚染物質成分分析を行う
ことによって判定した電子回路動作上障害になる汚染を
除去し鏡面半導体基板（Ｂａｒｅ ｗａｆｅｒ）あるい
は製造途中の半導体集積回路の歩留りを向上させること
である。
に関しては別途に提案（異物汚染除去方式および装置）
済であるので、本発明が解決しようとする課題は検査対
象物（たとえば半導体基板）における有機汚染検出を行
い、あるいはそれに加えて有機汚染物質成分分析を行う
ことによって判定した電子回路動作上障害になる汚染を
除去し鏡面半導体基板（Ｂａｒｅ ｗａｆｅｒ）あるい
は製造途中の半導体集積回路の歩留りを向上させること
である。
【０００７】上記課題を解決するために、本発明は高集
積度の半導体製造の段階で歩留り低下の原因になってい
る有機汚染を高速で検出し、あるいはそれに加えて当該
汚染の物質成分を同時に分析し、汚染を除去する手段を
有することを特徴とする異物除去方式および装置であ
る。
積度の半導体製造の段階で歩留り低下の原因になってい
る有機汚染を高速で検出し、あるいはそれに加えて当該
汚染の物質成分を同時に分析し、汚染を除去する手段を
有することを特徴とする異物除去方式および装置であ
る。
【０００８】ＭＯＳＦＥＴに用いるゲート酸化膜は、高
集積度化、高性能化にともなうスケーリングの要請から
数ｎｍの膜厚にまで薄くなると予測されている。本発明
は、それらの高集積度の半導体製造の段階で歩留り低下
の原因になっている有機汚染を検出し、除去するｉｎ−
１ｉｎｅ装置にかかわるものである。
集積度化、高性能化にともなうスケーリングの要請から
数ｎｍの膜厚にまで薄くなると予測されている。本発明
は、それらの高集積度の半導体製造の段階で歩留り低下
の原因になっている有機汚染を検出し、除去するｉｎ−
１ｉｎｅ装置にかかわるものである。
【０００９】上記課題を解決するために、本発明の目的
は、高集積度の半導体製造の段階で歩留り低下の原因に
なっている有機汚染を高速で検出し、あるいはそれに加
えて当該汚染の物質成分を同時に分析し、汚染を除去す
る手段を有する有機汚染検出・除去装置及びその有機汚
染検出・除去方法並びに化学汚染検出・除去装置及びそ
の化学汚染検出・除去方法を提供することにある。
は、高集積度の半導体製造の段階で歩留り低下の原因に
なっている有機汚染を高速で検出し、あるいはそれに加
えて当該汚染の物質成分を同時に分析し、汚染を除去す
る手段を有する有機汚染検出・除去装置及びその有機汚
染検出・除去方法並びに化学汚染検出・除去装置及びそ
の化学汚染検出・除去方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決する手段】本発明の有機汚染検出・除去装
置は、半導体シリコンウエハの生産工程における有機汚
染検出・除去装置において、検査対象物としての半導体
シリコンウエハ上に形成した向かい合う一対の対向トレ
ンチと、一方の対向トレンチの端面から赤外線を入射し
半導体シリコンウエハ内部で多重反射した後に、他方の
対向トレンチの端面から出射した赤外線からスペクトル
分析により有機汚染を検出する有機汚染検出手段と、有
機汚染が有ると判定した場合には有機汚染を除去する光
学的ドライ洗浄機構と、有機汚染を除去できたかどうか
を再び有機汚染検出手段でチェックする手段とを同一装
置内に具備している。
置は、半導体シリコンウエハの生産工程における有機汚
染検出・除去装置において、検査対象物としての半導体
シリコンウエハ上に形成した向かい合う一対の対向トレ
ンチと、一方の対向トレンチの端面から赤外線を入射し
半導体シリコンウエハ内部で多重反射した後に、他方の
対向トレンチの端面から出射した赤外線からスペクトル
分析により有機汚染を検出する有機汚染検出手段と、有
機汚染が有ると判定した場合には有機汚染を除去する光
学的ドライ洗浄機構と、有機汚染を除去できたかどうか
を再び有機汚染検出手段でチェックする手段とを同一装
置内に具備している。
【００１１】また、赤外線に替えて、倍音（第２高調
波）や３倍音（第３高調波）を有する基本共鳴スペクト
ルの波長領域をカバーする近赤外線を入射し、有機汚染
を検出する有機汚染検出手段を有してもよい。
波）や３倍音（第３高調波）を有する基本共鳴スペクト
ルの波長領域をカバーする近赤外線を入射し、有機汚染
を検出する有機汚染検出手段を有してもよい。
【００１２】また、有機汚染を検出するための赤外線ま
たは近赤外線として有機物の共鳴スペクトルのある波長
帯域全域の波長成分をもつ光線をプロービング光線とな
し、被測定対象を通過後のプロービング光をフーリエ変
換することにより有機汚染を検出する有機汚染検出手段
を有してもよい。
たは近赤外線として有機物の共鳴スペクトルのある波長
帯域全域の波長成分をもつ光線をプロービング光線とな
し、被測定対象を通過後のプロービング光をフーリエ変
換することにより有機汚染を検出する有機汚染検出手段
を有してもよい。
【００１３】また、有機汚染を検出するための赤外線ま
たは近赤外線として有機物の共鳴スペクトルのある波長
帯域を光源側で波長掃引し、被測定対象を通過後のプロ
ービング光の強弱を検出することにより有機汚染を検出
する有機汚染検出手段を有してもよい。
たは近赤外線として有機物の共鳴スペクトルのある波長
帯域を光源側で波長掃引し、被測定対象を通過後のプロ
ービング光の強弱を検出することにより有機汚染を検出
する有機汚染検出手段を有してもよい。
【００１４】また、プロービング光をｐ波またはｓ波に
偏光分離し、偏光分離したｐ波またはｓ波を検査対象物
としての半導体シリコンウエハに照射して、前記被測定
対象を通過後の前記プロービング光をフーリエ変挽する
ことにより有機汚染を検出する有機汚染検出手段を有し
てもよい。
偏光分離し、偏光分離したｐ波またはｓ波を検査対象物
としての半導体シリコンウエハに照射して、前記被測定
対象を通過後の前記プロービング光をフーリエ変挽する
ことにより有機汚染を検出する有機汚染検出手段を有し
てもよい。
【００１５】また、半導体シリコンウエハ上の一対の対
向トレンチは、（１００）面または（１１０）面をケミ
カルエッチングにより形成され、形成されたトレンチの
角度に応じた臨界角以下でプロービング光線を入射する
ことにより有機汚染を検出する有機汚染検出手段を有し
てもよい。
向トレンチは、（１００）面または（１１０）面をケミ
カルエッチングにより形成され、形成されたトレンチの
角度に応じた臨界角以下でプロービング光線を入射する
ことにより有機汚染を検出する有機汚染検出手段を有し
てもよい。
【００１６】また、半導体シリコンウエハ上の一対の対
向トレンチは、どの面であれイオンミリングにより形成
されてもよい。
向トレンチは、どの面であれイオンミリングにより形成
されてもよい。
【００１７】また、半導体シリコンウエハは、両面研磨
されてもよい。
されてもよい。
【００１８】また、半導体シリコンウエハ上の一対の対
向トレンチは、半導体シリコンウエハ上の、端部の領域
のみならず半導体集積回路と半導集積回路との間を含
む、半導体集積回路を形成しない捨て領域に形成されて
もよい。
向トレンチは、半導体シリコンウエハ上の、端部の領域
のみならず半導体集積回路と半導集積回路との間を含
む、半導体集積回路を形成しない捨て領域に形成されて
もよい。
【００１９】また、半導体シリコンウエハ上の一対の対
向トレンチは、半導体シリコンウエハ上の、端部の領域
のみならず半導体集積回路と半導体集積回路との間を含
む、半導体集積回路を形成しない捨て領域の複数の縦列
と横列と斜列とに複数対形成され、赤外線または近赤外
線が、同一列の隣り合う一対の対向トレンチに入射され
ることにより有機汚染を検出する有機汚染検出手段を有
してもよい。
向トレンチは、半導体シリコンウエハ上の、端部の領域
のみならず半導体集積回路と半導体集積回路との間を含
む、半導体集積回路を形成しない捨て領域の複数の縦列
と横列と斜列とに複数対形成され、赤外線または近赤外
線が、同一列の隣り合う一対の対向トレンチに入射され
ることにより有機汚染を検出する有機汚染検出手段を有
してもよい。
【００２０】また、半導体製造プロセスの途中にある半
導体シリコンウエハ上の、端部の領域のみならず半導体
集積回路と半導体集積回路との間を含む、半導体集積回
路を形成しない捨て領域に、半導体シリコンウエハの端
面においてトレンチの半分の状態であるテーパ状の端面
も含む、多重反射検出用のシリコンウエハ片を有機汚染
検出センサとして貼りつけてもよい。
導体シリコンウエハ上の、端部の領域のみならず半導体
集積回路と半導体集積回路との間を含む、半導体集積回
路を形成しない捨て領域に、半導体シリコンウエハの端
面においてトレンチの半分の状態であるテーパ状の端面
も含む、多重反射検出用のシリコンウエハ片を有機汚染
検出センサとして貼りつけてもよい。
【００２１】また、半導体シリコンウエハ上の一対の対
向トレンチの、一方の対向トレンチと他方の対向トレン
チとの間の半導体シリコンウエハ表面である観測面を、
各半導体製造プロセスのすすむ間は保護膜で保護し、被
観測スタート時に保護膜を剥離して表面をむきだしに
し、さらに光学的ドライ洗浄機構により被観測スタート
時以前の有機物を除去していることにより有機汚染を検
出する有機汚染検出手段を有してもよい。
向トレンチの、一方の対向トレンチと他方の対向トレン
チとの間の半導体シリコンウエハ表面である観測面を、
各半導体製造プロセスのすすむ間は保護膜で保護し、被
観測スタート時に保護膜を剥離して表面をむきだしに
し、さらに光学的ドライ洗浄機構により被観測スタート
時以前の有機物を除去していることにより有機汚染を検
出する有機汚染検出手段を有してもよい。
【００２２】また、光学的ドライ洗浄機構は、有機物を
除去するための照射光源がパルス発光し、かつ半導体シ
リコンウエハ全面を同時に照射する手段と、パルス発光
の持続時間とパルス発光数の制御により、総合的な照射
エネルギーを制御する手段とを有してもよい。
除去するための照射光源がパルス発光し、かつ半導体シ
リコンウエハ全面を同時に照射する手段と、パルス発光
の持続時間とパルス発光数の制御により、総合的な照射
エネルギーを制御する手段とを有してもよい。
【００２３】また、光学的ドライ洗浄機構は、有機物を
除去するための照射光源がパルス発光し、かつ半導体シ
リコンウエハ面を部分照射する手段と、各一対の対向ト
レンチの有機汚染検出結果に応じて、パルス発光の持続
時間とパルス発光数の制御により、各一対の対向トレン
チの領域に最適な総合的な照射エネルギーを制御する手
段とを有してもよい。
除去するための照射光源がパルス発光し、かつ半導体シ
リコンウエハ面を部分照射する手段と、各一対の対向ト
レンチの有機汚染検出結果に応じて、パルス発光の持続
時間とパルス発光数の制御により、各一対の対向トレン
チの領域に最適な総合的な照射エネルギーを制御する手
段とを有してもよい。
【００２４】また、連続的に検査対象物としての半導体
シリコンウエハを供給する装置を有してもよい。
シリコンウエハを供給する装置を有してもよい。
【００２５】また、有機汚染検出・除去装置装置全体を
真空雰囲気に封入する真空容器と、真空容器内を真空に
ひく時に、除去された有機物または異物を外部に排除す
る手段とを有してもよい。
真空雰囲気に封入する真空容器と、真空容器内を真空に
ひく時に、除去された有機物または異物を外部に排除す
る手段とを有してもよい。
【００２６】また、有機汚染検出・除去装置装置内に、
有機物が分解された微小粒子を集めて外部に排除する静
電気電極を有してもよい。
有機物が分解された微小粒子を集めて外部に排除する静
電気電極を有してもよい。
【００２７】本発明の有機汚染検出・除去装置の有機汚
染検出・除去方法は、有機汚染検出手段により、一方の
対向トレンチの端面から赤外線を入射し半導体シリコン
ウエハ内部で多重反射した後に、他方の対向トレンチの
端面から出射した赤外線からスペクトル分析により有機
汚染を検出する段階と、光学的ドライ洗浄機構により、
有機汚染が有ると判定した場合には有機汚染を除去する
段階と、を有する。
染検出・除去方法は、有機汚染検出手段により、一方の
対向トレンチの端面から赤外線を入射し半導体シリコン
ウエハ内部で多重反射した後に、他方の対向トレンチの
端面から出射した赤外線からスペクトル分析により有機
汚染を検出する段階と、光学的ドライ洗浄機構により、
有機汚染が有ると判定した場合には有機汚染を除去する
段階と、を有する。
【００２８】また、有機汚染検出手段により、赤外線に
替えて、倍音（第２高調波）や３倍音（第３高調波）を
有する基本共鳴スペクトルの波長領域をカバーする近赤
外線を入射し、有機汚染を検出する段階を有してもよ
い。
替えて、倍音（第２高調波）や３倍音（第３高調波）を
有する基本共鳴スペクトルの波長領域をカバーする近赤
外線を入射し、有機汚染を検出する段階を有してもよ
い。
【００２９】また、有機汚染検出手段により、有機汚染
を検出するための赤外線または近赤外線として有機物の
共鳴スペクトルのある波長帯域全域の波長成分をもつ光
線をプロービング光線となし、被測定対象を通過後のプ
ロービング光をフーリエ変換することにより有機汚染を
検出する段階を有してもよい。
を検出するための赤外線または近赤外線として有機物の
共鳴スペクトルのある波長帯域全域の波長成分をもつ光
線をプロービング光線となし、被測定対象を通過後のプ
ロービング光をフーリエ変換することにより有機汚染を
検出する段階を有してもよい。
【００３０】また、有機汚染検出手段により、有機汚染
を検出するための赤外線または近赤外線として有機物の
共鳴スペクトルのある波長帯域を光源側で波長掃引し、
被測定対象を通過後のプロービング光の強弱を検出する
ことにより有機汚染を検出する段階を有してもよい。
を検出するための赤外線または近赤外線として有機物の
共鳴スペクトルのある波長帯域を光源側で波長掃引し、
被測定対象を通過後のプロービング光の強弱を検出する
ことにより有機汚染を検出する段階を有してもよい。
【００３１】また、有機汚染検出手段により、プロービ
ング光をｐ波またはｓ波に偏光分離し、偏光分離したｐ
波またはｓ波を検査対象物としての半導体シリコンウエ
ハに照射して、被測定対象を通過後のプロービング光を
フーリエ変挽することにより有機汚染を検出する段階を
有してもよい。
ング光をｐ波またはｓ波に偏光分離し、偏光分離したｐ
波またはｓ波を検査対象物としての半導体シリコンウエ
ハに照射して、被測定対象を通過後のプロービング光を
フーリエ変挽することにより有機汚染を検出する段階を
有してもよい。
【００３２】また、有機汚染検出手段により、形成され
たトレンチの角度に応じた臨界角以下でプロービング光
線を入射することにより有機汚染を検出する段階を有し
てもよい。
たトレンチの角度に応じた臨界角以下でプロービング光
線を入射することにより有機汚染を検出する段階を有し
てもよい。
【００３３】また、有機汚染検出手段により、赤外線ま
たは近赤外線が、同一列の隣り合う一対の対向トレンチ
に入射されることにより有機汚染を検出する段階を有し
てもよい。
たは近赤外線が、同一列の隣り合う一対の対向トレンチ
に入射されることにより有機汚染を検出する段階を有し
てもよい。
【００３４】また、半導体シリコンウエハ上の一対の対
向トレンチの、一方の対向トレンチと他方の対向トレン
チとの間の半導体シリコンウエハ表面である観測面を、
各半導体製造プロセスのすすむ間は保護膜で保護する段
階と、光学的ドライ洗浄機構により、被観測スタート時
以前の有機物を除去する段階と、被観測スタート時に保
護膜を剥離して表面をむきだしにする段階とを有しても
よい。
向トレンチの、一方の対向トレンチと他方の対向トレン
チとの間の半導体シリコンウエハ表面である観測面を、
各半導体製造プロセスのすすむ間は保護膜で保護する段
階と、光学的ドライ洗浄機構により、被観測スタート時
以前の有機物を除去する段階と、被観測スタート時に保
護膜を剥離して表面をむきだしにする段階とを有しても
よい。
【００３５】また、有機物を除去するための照射光源に
より、パルス発光し、かつ半導体シリコンウエハ全面を
同時に照射する段階と、パルス発光の持続時間とパルス
発光数の制御により、総合的な照射エネルギーを制御す
る段階とを有してもよい。
より、パルス発光し、かつ半導体シリコンウエハ全面を
同時に照射する段階と、パルス発光の持続時間とパルス
発光数の制御により、総合的な照射エネルギーを制御す
る段階とを有してもよい。
【００３６】また、有機物を除去するための照射光源に
より、パルス発光し、かつ半導体シリコンウエハ面を部
分照射する段階と、各一対の対向トレンチの有機汚染検
出結果に応じて、パルス発光の持続時間とパルス発光数
の制御により、各一対の対向トレンチの領域に最適な総
合的な照射エネルギーを制御する段階とを有してもよ
い。
より、パルス発光し、かつ半導体シリコンウエハ面を部
分照射する段階と、各一対の対向トレンチの有機汚染検
出結果に応じて、パルス発光の持続時間とパルス発光数
の制御により、各一対の対向トレンチの領域に最適な総
合的な照射エネルギーを制御する段階とを有してもよ
い。
【００３７】また、連続的に検査対象物としての半導体
シリコンウエハを供給する段階を有してもよい。
シリコンウエハを供給する段階を有してもよい。
【００３８】また、真空容器内を真空にひく時に、除去
された有機物または異物を外部に排除する段階を有して
もよい。
された有機物または異物を外部に排除する段階を有して
もよい。
【００３９】また、静電気電極により、有機物が分解さ
れた微小粒子を集めて外部に排除する段階を有してもよ
い。
れた微小粒子を集めて外部に排除する段階を有してもよ
い。
【００４０】従って、高集積度の半導体製造の段階で歩
留り低下の原因になっている有機汚染を高速で検出し、
あるいはそれに加えて当該汚染の物質成分を同時に分析
し、汚染を除去することができる。
留り低下の原因になっている有機汚染を高速で検出し、
あるいはそれに加えて当該汚染の物質成分を同時に分析
し、汚染を除去することができる。
【００４１】本発明の化学汚染検出・除去装置は、半導
体シリコンウエハの生産工程における化学汚染検出・除
去装置において、検査対象物としての半導体シリコンウ
エハ上に形成した向かい合う一対の対向トレンチと、一
方の対向トレンチの端面から赤外線を入射し半導体シリ
コンウエハ内部で多重反射した後に、他方の対向トレン
チの端面から出射した赤外線からスペクトル分析により
化学汚染を検出する化学汚染検出手段と、化学汚染が有
ると判定した場合には化学汚染を除去する光学的ドライ
洗浄機構と、化学汚染を除去できたかどうかを再び化学
汚染検出手段でチェックする手段とを同一装置内に具備
している。
体シリコンウエハの生産工程における化学汚染検出・除
去装置において、検査対象物としての半導体シリコンウ
エハ上に形成した向かい合う一対の対向トレンチと、一
方の対向トレンチの端面から赤外線を入射し半導体シリ
コンウエハ内部で多重反射した後に、他方の対向トレン
チの端面から出射した赤外線からスペクトル分析により
化学汚染を検出する化学汚染検出手段と、化学汚染が有
ると判定した場合には化学汚染を除去する光学的ドライ
洗浄機構と、化学汚染を除去できたかどうかを再び化学
汚染検出手段でチェックする手段とを同一装置内に具備
している。
【００４２】本発明の化学汚染検出・除去装置の化学汚
染検出・除去方法は、化学汚染検出手段により、一方の
対向トレンチの端面から赤外線を入射し半導体シリコン
ウエハ内部で多重反射した後に、他方の対向トレンチの
端面から出射した赤外線からスペクトル分析により化学
汚染を検出する段階と、光学的ドライ洗浄機構により、
化学汚染が有ると判定した場合には化学汚染を除去する
段階と、を有する。
染検出・除去方法は、化学汚染検出手段により、一方の
対向トレンチの端面から赤外線を入射し半導体シリコン
ウエハ内部で多重反射した後に、他方の対向トレンチの
端面から出射した赤外線からスペクトル分析により化学
汚染を検出する段階と、光学的ドライ洗浄機構により、
化学汚染が有ると判定した場合には化学汚染を除去する
段階と、を有する。
【００４３】従って、化学汚染を高速で検出し、あるい
はそれに加えて当該汚染の物質成分を同時に分析し、汚
染を除去することができる。
はそれに加えて当該汚染の物質成分を同時に分析し、汚
染を除去することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】まず、（１００）面をもつ半導体
シリコンウエハにトレンチを形成し、ウエハ多重内部反
射赤外吸収分光法による有機汚染検出について説明す
る。
シリコンウエハにトレンチを形成し、ウエハ多重内部反
射赤外吸収分光法による有機汚染検出について説明す
る。
【００４５】一般にウエハを汚染する有機物の膜の厚さ
は数ナノメートル（ｎｍ）から数十ｎｍと極めてうす
く、ウエハ表面の１回の反射では汚染検出のための感度
が不足するので、感度よく検出するためには表面を何回
も反射することが望ましい。この目的のためには、ウエ
ハの端面を４５度に研磨してそこから赤外線を入射しウ
エハ内部で多重反射した後に、中心点対象のウエハの端
面を４５度に研磨した位置から出射する方法があるが、
ウエハの直径が２００ｍｍや３００ｍｍの大きさなると
プロービング光線の減衰が大きくなり検出に困難を来た
す。それゆえ、入射点と出射点の距離は検出に十分な反
射回数をもち、減衰が大きすぎない数十ｍｍが望まし
い。また、鏡面半導体基板（Ｂａｒｅ Ｗａｆｅｒ）の
状態のみでなく、プロセスの各段階での有機汚染を検出
できなければならない。この目的にあうように、ウエハ
上で集積回路を形成しない捨て領域にケミカルエッチン
グによりトレンチを対向して形成する。
は数ナノメートル（ｎｍ）から数十ｎｍと極めてうす
く、ウエハ表面の１回の反射では汚染検出のための感度
が不足するので、感度よく検出するためには表面を何回
も反射することが望ましい。この目的のためには、ウエ
ハの端面を４５度に研磨してそこから赤外線を入射しウ
エハ内部で多重反射した後に、中心点対象のウエハの端
面を４５度に研磨した位置から出射する方法があるが、
ウエハの直径が２００ｍｍや３００ｍｍの大きさなると
プロービング光線の減衰が大きくなり検出に困難を来た
す。それゆえ、入射点と出射点の距離は検出に十分な反
射回数をもち、減衰が大きすぎない数十ｍｍが望まし
い。また、鏡面半導体基板（Ｂａｒｅ Ｗａｆｅｒ）の
状態のみでなく、プロセスの各段階での有機汚染を検出
できなければならない。この目的にあうように、ウエハ
上で集積回路を形成しない捨て領域にケミカルエッチン
グによりトレンチを対向して形成する。
【００４６】（１００）面をもつ半導体シリコンウエハ
にケミカルエッチングによりトレンチを形成することは
既知の技術であり、たとえば、論文”Ｓｉｌｉｃｏｎ
ａｓａ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌ”，
Ｋｕｒｔ Ｅ．Ｐｅｔｅｒｓｅｎ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎ
ｇ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ，Ｖｏｌ．７０，Ｎｏ．
５．Ｍａｙ１９８２，ｐｐ．４２０−４５７に詳しく述
べられている。図１に、その論文から引用したトレンチ
が形成される状態を示す。
にケミカルエッチングによりトレンチを形成することは
既知の技術であり、たとえば、論文”Ｓｉｌｉｃｏｎ
ａｓａ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌ”，
Ｋｕｒｔ Ｅ．Ｐｅｔｅｒｓｅｎ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎ
ｇ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ，Ｖｏｌ．７０，Ｎｏ．
５．Ｍａｙ１９８２，ｐｐ．４２０−４５７に詳しく述
べられている。図１に、その論文から引用したトレンチ
が形成される状態を示す。
【００４７】半導体シリコンウエハ上の一対の対向トレ
ンチは、（１００）面または（１１０）面をケミカルエ
ッチングにより形成され、形成されたトレンチの角度に
応じた臨界角以下でプロービング光線を入射することに
より有機汚染を検出する。
ンチは、（１００）面または（１１０）面をケミカルエ
ッチングにより形成され、形成されたトレンチの角度に
応じた臨界角以下でプロービング光線を入射することに
より有機汚染を検出する。
【００４８】半導体シリコンウエハ上の一対の対向トレ
ンチは、どの面であれイオンミリングにより形成され
る。また、多重反射の効率を上げるために、半導体シリ
コンウエハは、両面研磨される。
ンチは、どの面であれイオンミリングにより形成され
る。また、多重反射の効率を上げるために、半導体シリ
コンウエハは、両面研磨される。
【００４９】図２に半導体シリコンウエハ上で集積回路
を形成しない捨て領域にトレンチを対向して形成した例
を示す。
を形成しない捨て領域にトレンチを対向して形成した例
を示す。
【００５０】図３は、半導体シリコンウエハ上に形成し
た複数対の対向トレンチの例を示す。
た複数対の対向トレンチの例を示す。
【００５１】半導体シリコンウエハ上の一対の対向トレ
ンチは、半導体シリコンウエハ上の半導体集積回路を形
成しない捨て領域（基板の端部の領域のみならず半導体
集積回路と半導体集積回路との間を含む）の複数の縦列
（ｎ１〜ｎ９列）と横列（ｍ１〜ｍ９列）と斜列（ｐ
１、ｑ１列）とに複数対形成されている。赤外線または
近赤外線が、同一列の隣り合う一対の対向トレンチに入
射されることにより有機汚染を検出する。
ンチは、半導体シリコンウエハ上の半導体集積回路を形
成しない捨て領域（基板の端部の領域のみならず半導体
集積回路と半導体集積回路との間を含む）の複数の縦列
（ｎ１〜ｎ９列）と横列（ｍ１〜ｍ９列）と斜列（ｐ
１、ｑ１列）とに複数対形成されている。赤外線または
近赤外線が、同一列の隣り合う一対の対向トレンチに入
射されることにより有機汚染を検出する。
【００５２】又、半導体製造プロセスの途中にある半導
体シリコンウエハ上の半導体集積回路を形成しない捨て
領域に（基板の端部の領域のみならず半導体集積回路と
半導体集積回路との間を含む）、多重反射検出用のシリ
コンウエハ片（シリコンウエハの端面においてトレンチ
の半分の状態、すなわちテーパ状の端面もふくむ）を有
機汚染検出センサとして貼りつける。
体シリコンウエハ上の半導体集積回路を形成しない捨て
領域に（基板の端部の領域のみならず半導体集積回路と
半導体集積回路との間を含む）、多重反射検出用のシリ
コンウエハ片（シリコンウエハの端面においてトレンチ
の半分の状態、すなわちテーパ状の端面もふくむ）を有
機汚染検出センサとして貼りつける。
【００５３】図４に一方のトレンチの端面からプロービ
ングのための赤外線を入射しウエハ内部で多重反射した
後に他方トレンチの端面から出射する様子を示す。ま
た、トレンチとトレンチの間のシリコンウエハ表面は、
各半導体製造プロセスのすすむ間は保護膜（レジスト膜
など）で保護し、観測する時にその保護膜を剥離して新
鮮な表面をむきだしにするようにする。
ングのための赤外線を入射しウエハ内部で多重反射した
後に他方トレンチの端面から出射する様子を示す。ま
た、トレンチとトレンチの間のシリコンウエハ表面は、
各半導体製造プロセスのすすむ間は保護膜（レジスト膜
など）で保護し、観測する時にその保護膜を剥離して新
鮮な表面をむきだしにするようにする。
【００５４】１．２μｍより長い波長の赤外線はシリコ
ンウエハ内でほとんど吸収されないのでプロービングに
適する。
ンウエハ内でほとんど吸収されないのでプロービングに
適する。
【００５５】図５には一方のトレンチの端面からプロー
ビングのため赤外線２を入射し、シリコンウエハ１内部
で多重反射した後に他方のトレンチの端面から出射した
赤外線を検出し、フーリエ変換によりスペクトル分析す
る有機汚染の検出するスペクトル分析装置３と、有機汚
染が有ると判定した場合にはそれを除去する光学的ドラ
イ洗浄機構を同一装置内に具備した有機汚染検出・除去
装置の概念図を示す。
ビングのため赤外線２を入射し、シリコンウエハ１内部
で多重反射した後に他方のトレンチの端面から出射した
赤外線を検出し、フーリエ変換によりスペクトル分析す
る有機汚染の検出するスペクトル分析装置３と、有機汚
染が有ると判定した場合にはそれを除去する光学的ドラ
イ洗浄機構を同一装置内に具備した有機汚染検出・除去
装置の概念図を示す。
【００５６】赤外線に替えて、倍音（第２高調波）や３
倍音（第３高調波）を有する基本共鳴スペクトルの波長
領域をカバーする近赤外線を入射し、有機汚染を検出す
ることもできる。
倍音（第３高調波）を有する基本共鳴スペクトルの波長
領域をカバーする近赤外線を入射し、有機汚染を検出す
ることもできる。
【００５７】有機汚染を検出するための赤外線または近
赤外線として有機物の共鳴スペクトルのある波長帯域全
域の波長成分をもつ光線をプロービング光線となし、被
測定対象を通過後のプロービング光をフーリエ変換する
ことにより有機汚染を検出する。
赤外線として有機物の共鳴スペクトルのある波長帯域全
域の波長成分をもつ光線をプロービング光線となし、被
測定対象を通過後のプロービング光をフーリエ変換する
ことにより有機汚染を検出する。
【００５８】（１００）面をもつ半導体シリコンウエハ
上で集積回路を形成しない捨て領域にケミカルェッチン
グにより形成した向かい合う対向トレンチを形成し、一
方のトレンチの端面から赤外線を入射しウエハ内部で多
重反射した後に他方のトレンチの端面から出射した赤外
線を検出し、有機物の分子振動により吸収されたスペク
トルをフーリエ変換によるスペクトル分析により有機汚
染を検出し、有機汚染が有ると判定した場合にはそれを
除去するために付着した有機物の結合エネルギーよりお
おきなエネルギーをもつ光を照射するそのような作用を
もつ光源としては、たとえばキセノンガスのエキシマ状
態励起光（Ｘｅエキシマ光）などやレーザ光などがあ
る。
上で集積回路を形成しない捨て領域にケミカルェッチン
グにより形成した向かい合う対向トレンチを形成し、一
方のトレンチの端面から赤外線を入射しウエハ内部で多
重反射した後に他方のトレンチの端面から出射した赤外
線を検出し、有機物の分子振動により吸収されたスペク
トルをフーリエ変換によるスペクトル分析により有機汚
染を検出し、有機汚染が有ると判定した場合にはそれを
除去するために付着した有機物の結合エネルギーよりお
おきなエネルギーをもつ光を照射するそのような作用を
もつ光源としては、たとえばキセノンガスのエキシマ状
態励起光（Ｘｅエキシマ光）などやレーザ光などがあ
る。
【００５９】図６には、クリーンルームに放置したＭＯ
Ｓトランジスタのゲート酸化膜表面が時間の経過ととも
に有機汚染（Ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏ
ｎ＝有機汚染はカーボン（炭素）系の分子の付着）がす
すむ状態を示し、図７には付着したカーボン（炭素）系
分子の例としてエチルアルコールＣＨ3ＣＨ2ＯＨが結合
エネルギーより大きなエネルギーをもつＸｅエキシマ光
照射により低減する様子を示す。照射光源はパルス発光
することが出来るものであれば、パルスの持続時間とパ
ルス数の制御により、総合的な照射エネルギーを制御で
きるのでウエハ上に形成した半導体集積回路を損傷せず
に有機汚染のみを除去あるいは蒸発させることができ
る。有機汚染除去のための光照射は必要に応じてウエハ
全面にすることも、あるいは狭い特定領域を選択的にす
ることもできる。
Ｓトランジスタのゲート酸化膜表面が時間の経過ととも
に有機汚染（Ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏ
ｎ＝有機汚染はカーボン（炭素）系の分子の付着）がす
すむ状態を示し、図７には付着したカーボン（炭素）系
分子の例としてエチルアルコールＣＨ3ＣＨ2ＯＨが結合
エネルギーより大きなエネルギーをもつＸｅエキシマ光
照射により低減する様子を示す。照射光源はパルス発光
することが出来るものであれば、パルスの持続時間とパ
ルス数の制御により、総合的な照射エネルギーを制御で
きるのでウエハ上に形成した半導体集積回路を損傷せず
に有機汚染のみを除去あるいは蒸発させることができ
る。有機汚染除去のための光照射は必要に応じてウエハ
全面にすることも、あるいは狭い特定領域を選択的にす
ることもできる。
【００６０】次に、本発明の実施の形態について図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００６１】図５は、本発明の実施の形態を示す概念図
である。図５において、水平平面内で移動するＸＹテー
ブル７上には半導体基板１が置かれる。なお、ＸＹテー
ブル７は半導体基板１を移動しつつ、その表面を検査す
る目的のもので、場合によっては回転テーブルが付与さ
れることもある。
である。図５において、水平平面内で移動するＸＹテー
ブル７上には半導体基板１が置かれる。なお、ＸＹテー
ブル７は半導体基板１を移動しつつ、その表面を検査す
る目的のもので、場合によっては回転テーブルが付与さ
れることもある。
【００６２】本実施形態では、ＸＹテーブル１の斜め上
に赤外線光源２が配置され、その光源からは細く絞られ
た光線が出され、半導体基板１の上に図２のように対向
した位置に形成されたトレンチの一方に入射する。トレ
ンチは（１００）面をもつシリコン基板をケミカルエッ
チングすることにより図１に示すように約５５度の傾き
をもつので、その角度に対してほぼ直交するように入射
する。トレンチに入射した赤外光線は、図４に示すよう
に半導体基板１の内部を何回も反射を繰り返しながら基
板表面の汚染情報を累積してプロービングし、対向する
もう一方のトレンチから出射する。出射した赤外線を検
出し、有機物の分子振動により吸収をスペクトル分析装
置３によりフーリエ変換によるスペクトル分析を行って
有機汚染を検出する。有機汚染を検出するためのスペク
トル分析法はＦＴＩＲに限らない。出するものであって
もよいし、さらにその光源を偏光分離したものであって
もよい。有機汚染を検出するための赤外線または近赤外
線として有機物の共鳴スペクトルのある波長帯域を光源
側で波長掃引し、被測定対象を通過後のプロービング光
の強弱を検出することにより有機汚染を検出する方法で
ある。又は、プロービング光をｐ波またはｓ波に偏光分
離し、偏光分離したｐ波またはｓ波を検査対象物として
の半導体シリコンウエハに照射して、有機汚染を検出す
る方法である。
に赤外線光源２が配置され、その光源からは細く絞られ
た光線が出され、半導体基板１の上に図２のように対向
した位置に形成されたトレンチの一方に入射する。トレ
ンチは（１００）面をもつシリコン基板をケミカルエッ
チングすることにより図１に示すように約５５度の傾き
をもつので、その角度に対してほぼ直交するように入射
する。トレンチに入射した赤外光線は、図４に示すよう
に半導体基板１の内部を何回も反射を繰り返しながら基
板表面の汚染情報を累積してプロービングし、対向する
もう一方のトレンチから出射する。出射した赤外線を検
出し、有機物の分子振動により吸収をスペクトル分析装
置３によりフーリエ変換によるスペクトル分析を行って
有機汚染を検出する。有機汚染を検出するためのスペク
トル分析法はＦＴＩＲに限らない。出するものであって
もよいし、さらにその光源を偏光分離したものであって
もよい。有機汚染を検出するための赤外線または近赤外
線として有機物の共鳴スペクトルのある波長帯域を光源
側で波長掃引し、被測定対象を通過後のプロービング光
の強弱を検出することにより有機汚染を検出する方法で
ある。又は、プロービング光をｐ波またはｓ波に偏光分
離し、偏光分離したｐ波またはｓ波を検査対象物として
の半導体シリコンウエハに照射して、有機汚染を検出す
る方法である。
【００６３】なお、対向するトレンチ間のシリコン基板
表面には各段階のプロセスがすすむ間は保護膜（レジス
ト膜など）で覆い、その後の観測時間の間はその保護膜
を除去してシリコン基板の表面が直接有機汚染にさらさ
れるようにする。
表面には各段階のプロセスがすすむ間は保護膜（レジス
ト膜など）で覆い、その後の観測時間の間はその保護膜
を除去してシリコン基板の表面が直接有機汚染にさらさ
れるようにする。
【００６４】図６にはクリーンルームに放置したＭＯＳ
トランジスタのゲート酸化膜が時間とともに（スター
ト、１時間後、２４時間後、４日後）有機汚染されてい
く状態が示されている。
トランジスタのゲート酸化膜が時間とともに（スター
ト、１時間後、２４時間後、４日後）有機汚染されてい
く状態が示されている。
【００６５】有機汚染が有ると判定した場合にはそれを
除去するために、付着した有機物の結合エネルギーより
おおきなエネルギーをもつ光を照射光源（Ｘｅ（キセノ
ン）エキシマ光など）６から半導体基板１に照射する。
図７には、有機汚染（ここでは、エチルアルコールＣＨ
3ＣＨ2ＯＨをガラス面に塗布）が１８５ｎｍと２５４ｎ
ｍの波長をもつ低圧水銀灯、あるいは１７２ｎｍの波長
をもつ誘電体バリア放電エキシマランプ照射により著し
く低減することを示す（ウシオ電機のデータより）。
除去するために、付着した有機物の結合エネルギーより
おおきなエネルギーをもつ光を照射光源（Ｘｅ（キセノ
ン）エキシマ光など）６から半導体基板１に照射する。
図７には、有機汚染（ここでは、エチルアルコールＣＨ
3ＣＨ2ＯＨをガラス面に塗布）が１８５ｎｍと２５４ｎ
ｍの波長をもつ低圧水銀灯、あるいは１７２ｎｍの波長
をもつ誘電体バリア放電エキシマランプ照射により著し
く低減することを示す（ウシオ電機のデータより）。
【００６６】照射光源はパルス発光することが出来るタ
イプのものがあるので、コントローラ４により照射光源
の電源および駆動回路をパルスの持続時間とパルス数を
制御して、半導体基板１上に形成した半導体集積回路を
損傷せずに有機汚染のみを除去あるいは蒸発させること
ができる。有機汚染除去のための光の照射は、半導体基
板１全面を一度に照射することも可能であるし、特定の
スポットサイズでＸＹテーブル１を移動して全面あるい
は特定の箇所のみを除去することも可能である。
イプのものがあるので、コントローラ４により照射光源
の電源および駆動回路をパルスの持続時間とパルス数を
制御して、半導体基板１上に形成した半導体集積回路を
損傷せずに有機汚染のみを除去あるいは蒸発させること
ができる。有機汚染除去のための光の照射は、半導体基
板１全面を一度に照射することも可能であるし、特定の
スポットサイズでＸＹテーブル１を移動して全面あるい
は特定の箇所のみを除去することも可能である。
【００６７】光照射により、有機汚染が除去されたか否
かは再び赤外線のスペクトル分析によりチェックでき
る。
かは再び赤外線のスペクトル分析によりチェックでき
る。
【００６８】図８に実際の実施例である有機汚染検出・
除去装置の模式図を示し、説明する。
除去装置の模式図を示し、説明する。
【００６９】原理的には図５で説明したことと同じであ
るが、それに被検査対象のシリコン基板（ウエハ）２１
の保管・搬送機構８を加えて連続的な検査を可能にして
いる。雰囲気によってもなされるので、その雰囲気から
隔離する意味で装置内は真空雰囲気であることが望まし
い。また、除去された有機物あるいは異物は装置内を真
空にひく時に外部に排除されるので、再度汚染されるこ
とがなくなる。
るが、それに被検査対象のシリコン基板（ウエハ）２１
の保管・搬送機構８を加えて連続的な検査を可能にして
いる。雰囲気によってもなされるので、その雰囲気から
隔離する意味で装置内は真空雰囲気であることが望まし
い。また、除去された有機物あるいは異物は装置内を真
空にひく時に外部に排除されるので、再度汚染されるこ
とがなくなる。
【００７０】有機物を除去する目的で短波長のエキシマ
光などを照射した結果、有機物は収用主要構成原子の炭
素は二酸化炭素になり、水素は水蒸気になって消散す
る。二酸化炭素は微小な粒子になり、半導体ウエハに付
着すると半導体の不良要因になりえる。より積極的に微
小な粒子を排除する目的で、有機汚染検出・除去装置装
置内に、有機物が分解された微小粒子を集めて外部に排
除する静電気集塵電極１４を設けて静電気を印加する。
光などを照射した結果、有機物は収用主要構成原子の炭
素は二酸化炭素になり、水素は水蒸気になって消散す
る。二酸化炭素は微小な粒子になり、半導体ウエハに付
着すると半導体の不良要因になりえる。より積極的に微
小な粒子を排除する目的で、有機汚染検出・除去装置装
置内に、有機物が分解された微小粒子を集めて外部に排
除する静電気集塵電極１４を設けて静電気を印加する。
【００７１】なお、本発明の装置は有機汚染のみなら
ず、人体やＡＰ（Ａｍｍｏｎｉａ−ｐｅｒｏｘｉｄｅ）
洗浄液から発生するアンモニアＮＨ3 などの化学汚染に
も適用されうる。
ず、人体やＡＰ（Ａｍｍｏｎｉａ−ｐｅｒｏｘｉｄｅ）
洗浄液から発生するアンモニアＮＨ3 などの化学汚染に
も適用されうる。
【００７２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、有機汚染
検出・除去装置及びその有機汚染検出・除去方法によ
り、高集積度の半導体製造の段階で歩留り低下の原因に
なっている有機汚染を高速で検出し、あるいはそれに加
えて当該汚染の物質成分を同時に分析し、汚染を除去す
ることができるという効果がある。
検出・除去装置及びその有機汚染検出・除去方法によ
り、高集積度の半導体製造の段階で歩留り低下の原因に
なっている有機汚染を高速で検出し、あるいはそれに加
えて当該汚染の物質成分を同時に分析し、汚染を除去す
ることができるという効果がある。
【００７３】また、化学汚染検出・除去装置及びその化
学汚染検出・除去方法により、化学汚染を高速で検出
し、あるいはそれに加えて当該汚染の物質成分を同時に
分析し、汚染を除去することができるという効果があ
る。
学汚染検出・除去方法により、化学汚染を高速で検出
し、あるいはそれに加えて当該汚染の物質成分を同時に
分析し、汚染を除去することができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】（１００）面をもつ半導体シリコンウエハにケ
ミカルエッチングによりトレンチを形成する図である。
ミカルエッチングによりトレンチを形成する図である。
【図２】半導体シリコンウエハ上で集積回路を形成しな
い捨て領域にトレンチを対向して形成した例を示す図で
ある。
い捨て領域にトレンチを対向して形成した例を示す図で
ある。
【図３】半導体シリコンウエハ上に形成した複数対の対
向トレンチの例を示す図である。
向トレンチの例を示す図である。
【図４】一方のトレンチの端面からプロービングのため
の赤外線を入射しウエハ内部で多重反射した後に他方ト
レンチの端面から出射する様子を示す図である。
の赤外線を入射しウエハ内部で多重反射した後に他方ト
レンチの端面から出射する様子を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の有機汚染検出・除去装置
の概念図である。
の概念図である。
【図６】クリーンルームに放置したＭＯＳトランジスタ
のゲート酸化膜が時間とともに（スタート、１時間後、
２４時間後、４日後）有機汚染されていく状態を示すス
ペクトルデータを示す図である。
のゲート酸化膜が時間とともに（スタート、１時間後、
２４時間後、４日後）有機汚染されていく状態を示すス
ペクトルデータを示す図である。
【図７】有機汚染（ここでは、エチルアルコールＣＨ3
ＣＨ2ＯＨをガラス面に塗布）が１８５ｎｍと２５４ｎ
ｍの波長をもつ低圧水銀灯、あるいは１７２ｎｍの波長
をもつ誘電体バリア放電エキシマランプ照射により著し
く低減することを示すスペクトルデータを示す図であ
る。
ＣＨ2ＯＨをガラス面に塗布）が１８５ｎｍと２５４ｎ
ｍの波長をもつ低圧水銀灯、あるいは１７２ｎｍの波長
をもつ誘電体バリア放電エキシマランプ照射により著し
く低減することを示すスペクトルデータを示す図であ
る。
【図８】実際の実施例である有機汚染検出・除去装置の
模式図である。
模式図である。
【符号の説明】 １、２１ シリコン基板（ウエハ） ２、２２ プロービング赤外線 ３、２３ スペクトル分析装置 ４、１５ コントローラ（制御回路） ５、２４ 照射光源の電源および駆動回路 ６、１６ 照射光源 ７、１７ 載物台（Ｘ、Ｙ、θ制御） ８ シリコン基板（ウエハ）の保管・搬送機構 ９ 真空容器 １０ 真空バルブ １１ 真空ポンプ １２ 不活性ガスバルブ １３ 不活性ガスボンベ １４、１８ 静電気集塵電極 ３３ センサ
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 庭野 道夫 宮城県仙台市泉区住吉台東三丁目18番12号 (72)発明者 宮本 信雄 宮城県仙台市青葉区桜ケ丘七丁目26番15号
Claims (32)
- 【請求項１】 半導体シリコンウエハの生産工程におけ
る有機汚染検出・除去装置において、 検査対象物としての半導体シリコンウエハ上に形成した
向かい合う一対の対抗トレンチと、 一方の前記対抗トレンチの端面から赤外線を入射し前記
半導体シリコンウエハ内部で多重反射した後に、他方の
前記対抗トレンチの端面から出射した赤外線からスペク
トル分析により有機汚染を検出する有機汚染検出手段
と、 該有機汚染が有ると判定した場合には前記有機汚染を除
去する光学的ドライ洗浄機構と、 前記有機汚染を除去できたかどうかを再び前記有機汚染
検出手段でチェックする手段とを同一装置内に具備した
ことを特徴とする有機汚染検出・除去装置。 - 【請求項２】 前記赤外線に替えて、倍音（第２高調
波）や３倍音（第３高調波）を有する基本共鳴スペクト
ルの波長領域をカバーする近赤外線を入射し、前記有機
汚染を検出する前記有機汚染検出手段を有する請求項１
に記載の有機汚染検出・除去装置。 - 【請求項３】 前記有機汚染を検出するための前記赤外
線または前記近赤外線として有機物の共鳴スペクトルの
ある波長帯域全域の波長成分をもつ光線をプロービング
光線となし、被測定対象を通過後のプロービング光をフ
ーリエ変換することにより前記有機汚染を検出する前記
有機汚染検出手段を有する請求項１または請求項２に記
載の有機汚染検出・除去装置。 - 【請求項４】 前記有機汚染を検出するための前記赤外
線または前記近赤外線として有機物の共鳴スペクトルの
ある波長帯域を光源側で波長掃引し、被測定対象を通過
後のプロービング光の強弱を検出することにより前記有
機汚染を検出する前記有機汚染検出手段を有する請求項
１または請求項２に記載の有機汚染検出・除去装置。 - 【請求項５】 前記プロービング光をｐ波またはｓ波に
偏光分離し、該偏光分離したｐ波またはｓ波を検査対象
物としての半導体シリコンウエハに照射して、前記被測
定対象を通過後の前記プロービング光をフーリエ変挽す
ることにより前記有機汚染を検出する前記有機汚染検出
手段を有する請求項４に記載の有機汚染検出・除去装
置。 - 【請求項６】 前記半導体シリコンウエハ上の前記一対
の対抗トレンチは、 （１００）面または（１１０）面をケミカルエッチング
により形成され、形成されたトレンチの角度に応じた臨
界角以下で前記プロービング光線を入射することにより
前記有機汚染を検出する前記有機汚染検出手段を有する
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の有機汚染検
出・除去装置。 - 【請求項７】 前記半導体シリコンウエハ上の前記一対
の対抗トレンチは、 どの面であれイオンミリングにより形成される請求項１
から請求項６の何れか１項に記載の有機汚染検出・除去
装置。 - 【請求項８】 前記半導体シリコンウエハは、 両面研磨される請求項１から請求項７の何れか１項に記
載の有機汚染検出・除去装置。 - 【請求項９】 前記半導体シリコンウエハ上の前記一対
の対抗トレンチは、 前記半導体シリコンウエハ上の、端部の領域のみならず
半導体集積回路と半導体集積回路との間を含む、半導体
集積回路を形成しない捨て領域に形成される請求項１か
ら請求項８の何れか１項に記載の有機汚染検出・除去装
置。 - 【請求項１０】 前記半導体シリコンウエハ上の前記一
対の対抗トレンチは、 前記半導体シリコンウエハ上の、端部の領域のみならず
半導体集積回路と半導体集積回路との間を含む、半導体
集積回路を形成しない捨て領域の複数の縦列と横列と斜
列とに複数対形成され、 前記赤外線または前記近赤外線が、同一列の隣り合う前
記一対の対抗トレンチに入射されることにより前記有機
汚染を検出する前記有機汚染検出手段を有する請求項９
に記載の有機汚染検出・除去装置。 - 【請求項１１】 半導体製造プロセスの途中にある半導
体シリコンウエハ上の、端部の領域のみならず半導体集
積回路と半導体集積回路との間を含む、半導体集積回路
を形成しない捨て領域に、半導体シリコンウエハの端面
においてトレンチの半分の状態であるテーパ状の端面も
含む、多重反射検出用のシリコンウエハ片を有機汚染検
出センサとして貼りつけた請求項１から請求項８の何れ
か１項に記載の有機汚染検出・除去装置。 - 【請求項１２】 前記半導体シリコンウエハ上の前記一
対の対抗トレンチの、一方の前記対抗トレンチと他方の
前記対抗トレンチとの間の前記半導体シリコンウエハ表
面である観測面を、 各半導体製造プロセスのすすむ間は保護膜で保護し、被
観測スタート時に前記保護膜を剥離して表面をむきだし
にし、 さらに前記光学的ドライ洗浄機構により前記被観測スタ
ート時以前の有機物を除去していることにより前記有機
汚染を検出する前記有機汚染検出手段を有する請求項１
から請求項１１の何れか１項に記載の有機汚染検出・除
去装置。 - 【請求項１３】 前記光学的ドライ洗浄機構は、 有機物を除去するための照射光源がパルス発光し、かつ
前記半導体シリコンウエハ全面を同時に照射する手段
と、 前記パルス発光の持続時間とパルス発光数の制御によ
り、総合的な照射エネルギーを制御する手段とを有する
請求項１から請求項１２の何れか１項に記載の有機汚染
検出・除去装置。 - 【請求項１４】 前記光学的ドライ洗浄機構は、 有機物を除去するための照射光源がパルス発光し、かつ
前記半導体シリコンウエハ面を部分照射する手段と、 前記各一対の対抗トレンチの有機汚染検出結果に応じ
て、前記パルス発光の持続時間とパルス発光数の制御に
より、前記各一対の対抗トレンチの領域に最適な総合的
な照射エネルギーを制御する手段とを有する請求項１か
ら請求項１２の何れか１項に記載の有機汚染検出・除去
装置。 - 【請求項１５】 連続的に前記検査対象物としての半導
体シリコンウエハを供給する装置を有する請求項１から
請求項１４の何れか１項に記載の有機汚染検出・除去装
置。 - 【請求項１６】 前記有機汚染検出・除去装置装置全体
を真空雰囲気に封入する真空容器と、 該真空容器内を真空にひく時に、除去された有機物また
は異物を外部に排除する手段とを有する請求項１から請
求項１５の何れか１項に記載の有機汚染検出・除去装
置。 - 【請求項１７】 前記有機汚染検出・除去装置装置内
に、有機物が分解された微小粒子を集めて外部に排除す
る静電気電極を有する請求項１から請求項１５の何れか
１項に記載の有機汚染検出・除去装置。 - 【請求項１８】 前記有機汚染検出手段により、一方の
前記対抗トレンチの端面から赤外線を入射し前記半導体
シリコンウエハ内部で多重反射した後に、他方の前記対
抗トレンチの端面から出射した赤外線からスペクトル分
析により有機汚染を検出する段階と、 前記光学的ドライ洗浄機構により、前記有機汚染が有る
と判定した場合には前記有機汚染を除去する段階と、 前記有機汚染を除去できたかどうかを再び前記有機汚染
検出手段でチェックする段階とを有することを特徴とす
る請求項１に記載の有機汚染検出・除去装置の有機汚染
検出・除去方法。 - 【請求項１９】 前記有機汚染検出手段により、前記赤
外線に替えて、倍音（第２高調波）や３倍音（第３高調
波）を有する基本共鳴スペクトルの波長領域をカバーす
る近赤外線を入射し、前記有機汚染を検出する段階を有
する請求項２に記載の有機汚染検出・除去装置の有機汚
染検出・除去方法。 - 【請求項２０】 前記有機汚染検出手段により、前記有
機汚染を検出するための前記赤外線または前記近赤外線
として有機物の共鳴スペクトルのある波長帯域全域の波
長成分をもつ光線をプロービング光線となし、被測定対
象を通過後のプロービング光をフーリエ変換することに
より前記有機汚染を検出する段階を有する請求項３に記
載の有機汚染検出・除去装置の有機汚染検出・除去方
法。 - 【請求項２１】 前記有機汚染検出手段により、前記有
機汚染を検出するための前記赤外線または前記近赤外線
として有機物の共鳴スペクトルのある波長帯域を光源側
で波長掃引し、被測定対象を通過後のプロービング光の
強弱を検出することにより前記有機汚染を検出する段階
を有する請求項４に記載の有機汚染検出・除去装置の有
機汚染検出・除去方法。 - 【請求項２２】 前記有機汚染検出手段により、前記プ
ロービング光をｐ波またはｓ波に偏光分離し、該偏光分
離したｐ波またはｓ波を検査対象物としての半導体シリ
コンウエハに照射して、前記被測定対象を通過後の前記
プロービング光をフーリエ変挽することにより前記有機
汚染を検出する段階を有する請求項５に記載の有機汚染
検出・除去装置の有機汚染検出・除去方法。 - 【請求項２３】 前記有機汚染検出手段により、形成さ
れたトレンチの角度に応じた臨界角以下で前記プロービ
ング光線を入射することにより前記有機汚染を検出する
段階を有する請求項６に記載の有機汚染検出・除去装置
の有機汚染検出・除去方法。 - 【請求項２４】 前記有機汚染検出手段により、前記赤
外線または前記近赤外線が、同一列の隣り合う前記一対
の対抗トレンチに入射されることにより前記有機汚染を
検出する段階を有する請求項１０に記載の有機汚染検出
・除去装置の有機汚染検出・除去方法。 - 【請求項２５】 前記半導体シリコンウエハ上の前記一
対の対抗トレンチの、一方の前記対抗トレンチと他方の
前記対抗トレンチとの間の前記半導体シリコンウエハ表
面である観測面を、 各半導体製造プロセスのすすむ間は保護膜で保護する段
階と、 前記光学的ドライ洗浄機構により、被観測スタート時以
前の有機物を除去する段階と、 前記被観測スタート時に前記保護膜を剥離して表面をむ
きだしにする段階とを有する請求項１２に記載の有機汚
染検出・除去装置の有機汚染検出・除去方法。 - 【請求項２６】 有機物を除去するための照射光源によ
り、パルス発光し、かつ前記半導体シリコンウエハ全面
を同時に照射する段階と、 前記パルス発光の持続時間とパルス発光数の制御によ
り、総合的な照射エネルギーを制御する段階とを有する
請求項１３に記載の有機汚染検出・除去装置の有機汚染
検出・除去方法。 - 【請求項２７】 有機物を除去するための照射光源によ
り、パルス発光し、 かつ前記半導体シリコンウエハ面を部分照射する段階
と、 前記各一対の対抗トレンチの有機汚染検出結果に応じ
て、前記パルス発光の持続時間とパルス発光数の制御に
より、前記各一対の対抗トレンチの領域に最適な総合的
な照射エネルギーを制御する段階とを有する請求項１４
に記載の有機汚染検出・除去装置の有機汚染検出・除去
方法。 - 【請求項２８】 連続的に前記検査対象物としての半導
体シリコンウエハを供給する段階を有する請求項１５に
記載の有機汚染検出・除去装置の有機汚染検出・除去方
法。 - 【請求項２９】 前記真空容器内を真空にひく時に、除
去された有機物または異物を外部に排除する段階を有す
る請求項１６に記載の有機汚染検出・除去装置の有機汚
染検出・除去方法。 - 【請求項３０】 前記静電気電極により、有機物が分解
された微小粒子を集めて外部に排除する段階を有する請
求項１７に記載の有機汚染検出・除去装置の有機汚染検
出・除去方法。 - 【請求項３１】 半導体シリコンウエハの生産工程にお
ける化学汚染検出・除去装置において、 検査対象物としての半導体シリコンウエハ上に形成した
向かい合う一対の対抗トレンチと、 一方の前記対抗トレンチの端面から赤外線を入射し前記
半導体シリコンウエハ内部で多重反射した後に、他方の
前記対抗トレンチの端面から出射した赤外線からスペク
トル分析により化学汚染を検出する化学汚染検出手段
と、 該化学汚染が有ると判定した場合には前記化学汚染を除
去する光学的ドライ洗浄機構と、 前記化学汚染を除去できたかどうかを再び前記化学汚染
検出手段でチェックする手段とを同一装置内に具備した
ことを特徴とする化学汚染検出・除去装置。 - 【請求項３２】 前記化学汚染検出手段により、一方の
前記対抗トレンチの端面から赤外線を入射し前記半導体
シリコンウエハ内部で多重反射した後に、他方の前記対
抗トレンチの端面から出射した赤外線からスペクトル分
析により化学汚染を検出する段階と、 前記光学的ドライ洗浄機構により、前記化学汚染が有る
と判定した場合には前記化学汚染を除去する段階と、 前記化学汚染を除去できたかどうかを再び前記化学汚染
検出手段でチェックする段階とを有することを特徴とす
る請求項３１に記載の化学汚染検出・除去装置の化学汚
染検出・除去方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33902697A JP3187759B2 (ja) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | 有機汚染検出・除去装置及びその有機汚染検出・除去方法並びに化学汚染検出・除去装置及びその化学汚染検出・除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33902697A JP3187759B2 (ja) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | 有機汚染検出・除去装置及びその有機汚染検出・除去方法並びに化学汚染検出・除去装置及びその化学汚染検出・除去方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11176898A true JPH11176898A (ja) | 1999-07-02 |
| JP3187759B2 JP3187759B2 (ja) | 2001-07-11 |
Family
ID=18323576
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|---|---|---|---|
| JP33902697A Expired - Fee Related JP3187759B2 (ja) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | 有機汚染検出・除去装置及びその有機汚染検出・除去方法並びに化学汚染検出・除去装置及びその化学汚染検出・除去方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP3187759B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1997
- 1997-12-09 JP JP33902697A patent/JP3187759B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
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