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JP7456416B2 - Evaluation method of alkali ion concentration in environmental atmosphere - Google Patents

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JP7456416B2
JP7456416B2 JP2021077042A JP2021077042A JP7456416B2 JP 7456416 B2 JP7456416 B2 JP 7456416B2 JP 2021077042 A JP2021077042 A JP 2021077042A JP 2021077042 A JP2021077042 A JP 2021077042A JP 7456416 B2 JP7456416 B2 JP 7456416B2
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Description

本発明は、環境雰囲気中に含まれるアルカリイオン濃度の評価方法に関する。 The present invention relates to a method for evaluating the concentration of alkali ions contained in an environmental atmosphere.

電子デバイスの進化に伴い、基板表面の清浄度は非常に厳しい要求が課せられている。特に表面汚染は金属汚染、有機物汚染、アルカリ汚染等があり、デバイス特性を劣化させる要因となるため、表面汚染レベルの低下が必須となっている。特に、アルカリ汚染では、化学増幅型レジストにおけるリソグラフ工程で、パターン不良が発生すること、アンモニアイオンやアミン類イオンの存在下で硫酸イオンが存在すると、硫酸アンモニウム塩や硫酸アミン塩が生成され、ウェーハにクモリが発生することが知られており、環境大気中の成分制御や捕集方法が重要となっている。 With the evolution of electronic devices, very strict requirements are being placed on the cleanliness of substrate surfaces. In particular, surface contamination includes metal contamination, organic matter contamination, alkali contamination, and the like, which cause deterioration of device characteristics, so it is essential to reduce the level of surface contamination. In particular, alkaline contamination can cause pattern defects in the lithography process for chemically amplified resists, and if sulfate ions are present in the presence of ammonia ions or amine ions, ammonium sulfate salts and amine sulfate salts are generated, resulting in the formation of wafers. It is known that spiders occur, so controlling the components in the ambient air and collecting methods are important.

環境雰囲気中のアルカリイオン類には、アンモニアやアミン類があり、それらの成分の評価方法には、例えば、図11に示す、環境雰囲気をエアーポンプ等で純水等の入ったインピンジャーにバブリングし、純水中に成分を溶解させ、イオンクロマトグラフで測定する方法がある。また、図12に示す、環境雰囲気をTENAX等の吸着剤を充填した吸収管を通してエアーポンプ等で吸引し、吸収管を加熱することで脱離した成分をガスクロマトグラフやガスクロマトグラフ質量分析装置で測定する方法がある。また、図13に示す、環境雰囲気中の成分を拡散スクラバー法により捕集し、イオンクロマトグラフ等で分析する方法がある。また、図14に示す、酸またはアルカリ溶液を塗布し、乾燥させたシリコンウェーハ等を環境雰囲気中に暴露して吸着させ、熱水抽出後にイオンクロマトグラフで分析する方法がある。また、図15に示す、硫酸過水、塩酸過水、硝酸における浸漬後に水洗、乾燥した表面状態においてウェーハを環境雰囲気中に暴露し、ウェーハ表面に吸着した成分を熱水抽出し、イオンクロマトグラフで分析する方法がある。 Alkali ions in the environmental atmosphere include ammonia and amines, and a method for evaluating these components is, for example, as shown in Figure 11, by bubbling the environmental atmosphere into an impinger containing pure water using an air pump or the like. However, there is a method in which the components are dissolved in pure water and measured using an ion chromatograph. In addition, as shown in Figure 12, the environmental atmosphere is sucked through an absorption tube filled with an adsorbent such as TENAX using an air pump, etc., and the components desorbed by heating the absorption tube are measured using a gas chromatograph or gas chromatograph mass spectrometer. There is a way to do it. Furthermore, there is a method shown in FIG. 13 in which components in the environmental atmosphere are collected using a diffusion scrubber method and analyzed using an ion chromatograph or the like. Furthermore, there is a method shown in FIG. 14 in which a silicon wafer or the like coated with an acid or alkaline solution and dried is exposed to the ambient atmosphere to be adsorbed, extracted with hot water, and then analyzed by ion chromatography. In addition, as shown in FIG. 15, the wafer was immersed in sulfuric acid/hydrogen, hydrochloric acid/hydrogen, and nitric acid, then washed with water, and then exposed to the environmental atmosphere in a dry surface state, and the components adsorbed on the wafer surface were extracted with hot water, and the wafer was subjected to ion chromatography. There is a way to analyze it.

特開平11-142381号公報Japanese Patent Application Publication No. 11-142381

インピンジャー法は、アンモニアやアミン類等のアルカリイオン類は吸収率が低い問題があり、吸収管捕集法は、有機物分析に効果的な方法ではあるが、アルカリイオン類には熱分解等の影響があり、不向きである。拡散スクラバー法は、アルカリイオン類の吸収率が高いが、イオンクロマトグラフ分析では成分分離が困難であり、アミン類の検出感度が低い。これらの方法は、環境雰囲気中の成分を直接溶媒中に取り込み、溶媒を分析することで環境雰囲気中の成分濃度を分析する方法である。
また、特許文献1に記載のウェーハ暴露法(選択的捕集法を含む)は、環境雰囲気中の成分がウェーハに物理吸着、あるいは化学吸着する現象を利用した、環境雰囲気中の成分濃度を間接的に分析する方法である。何れの方法も、環境雰囲気中の濃度に着目した評価法である。
The impinger method has the problem of low absorption rate for alkali ions such as ammonia and amines, and the absorption tube collection method is an effective method for organic matter analysis, but alkali ions cannot be absorbed by thermal decomposition etc. It has an impact and is unsuitable. Although the diffusion scrubber method has a high absorption rate for alkali ions, it is difficult to separate components using ion chromatography analysis, and the detection sensitivity for amines is low. These methods are methods in which components in the ambient atmosphere are directly taken into a solvent and the concentration of the components in the ambient atmosphere is analyzed by analyzing the solvent.
In addition, the wafer exposure method (including the selective collection method) described in Patent Document 1 uses the phenomenon of physical adsorption or chemical adsorption of components in the environmental atmosphere to the wafer to indirectly measure the concentration of components in the environmental atmosphere. This is a method of analyzing Both methods are evaluation methods that focus on the concentration in the environmental atmosphere.

他方、環境雰囲気中のアルカリガス濃度が高いとパターン不良やクモリの発生が多いという経験則はあるが、アルカリガス濃度とクモリとの関係が定量的に示されておらず、経験的に環境雰囲気中の許容濃度を設定しているのが現状である。 On the other hand, although there is a rule of thumb that indicates that higher alkali gas concentrations in the environmental atmosphere result in more pattern defects and cloud formation, the relationship between the alkali gas concentration and cloud formation has not been quantitatively demonstrated, and empirically, the environmental atmosphere The current situation is to set allowable concentrations within the range.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、環境雰囲気中のアルカリイオン濃度を評価することができる方法を提供する。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a method capable of evaluating the alkali ion concentration in an environmental atmosphere.

上記目的を達成するために、本発明は、環境雰囲気中のアルカリイオン濃度を評価する評価方法であって、
予め、SPM洗浄を行った予備試験用ウェーハを環境雰囲気に暴露してウェーハ表面にアルカリイオンによる汚染量を振って汚染させた後に、該予備試験用ウェーハのウェーハ表面のアルカリイオン濃度とウェーハ表面の反射強度を測定し、前記ウェーハ表面のアルカリイオン濃度と前記ウェーハ表面の反射強度の相関関係を取得しておく相関関係取得工程と、
SPM洗浄を行った本試験用ウェーハを被評価環境雰囲気に所定時間暴露させた後に、該本試験用ウェーハのウェーハ表面の反射強度を測定し、該ウェーハ表面の反射強度の測定結果から、前記相関関係取得工程で取得した前記相関関係を用いて前記本試験用ウェーハのウェーハ表面のアルカリイオン濃度を推定し、該推定したウェーハ表面のアルカリイオン濃度から前記被評価環境雰囲気中のアルカリイオン濃度を評価するアルカリイオン濃度評価工程と、を含むことを特徴とする環境雰囲気中のアルカリイオン濃度の評価方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for evaluating an alkali ion concentration in an environmental atmosphere, comprising the steps of:
a correlation acquisition step of exposing a preliminary test wafer that has been previously subjected to SPM cleaning to an environmental atmosphere to contaminate the wafer surface with an amount of alkali ions, and then measuring the alkali ion concentration on the wafer surface of the preliminary test wafer and the reflection intensity on the wafer surface to acquire a correlation between the alkali ion concentration on the wafer surface and the reflection intensity on the wafer surface;
The present invention provides a method for evaluating an alkali ion concentration in an environmental atmosphere, comprising: an alkali ion concentration evaluation step of: exposing a test wafer that has been SPM cleaned to an evaluation environment atmosphere for a predetermined period of time, measuring the reflection intensity of the wafer surface of the test wafer, estimating the alkali ion concentration of the wafer surface of the test wafer from the measurement results of the reflection intensity of the wafer surface using the correlation acquired in the correlation acquisition step, and evaluating the alkali ion concentration in the evaluation environment atmosphere from the estimated alkali ion concentration of the wafer surface.

このような本発明の評価方法であれば、環境雰囲気中のアルカリイオン濃度の評価を精度良く行うことができる。ひいては、リソグラフ工程でのパターン不良やウェーハ表面のクモリの発生の防止に役立てることができる。
また、被評価環境雰囲気に暴露した本試験用ウェーハのウェーハ表面の反射強度の測定を行うものの、そのアルカリイオン濃度を実測することなく評価を行うことができるので、従来に比べて簡便である。
With such an evaluation method of the present invention, it is possible to accurately evaluate the alkali ion concentration in the environmental atmosphere. In turn, this can be useful for preventing pattern defects in the lithography process and cloud formation on the wafer surface.
In addition, although the reflection intensity of the wafer surface of the test wafer exposed to the environment to be evaluated is measured, the evaluation can be performed without actually measuring the alkali ion concentration, which is simpler than conventional methods.

そして、前記予備試験用ウェーハをウェーハ表面にアルカリイオンによる汚染量を振って汚染させるとき、同一環境雰囲気で暴露時間を振るか、異なる環境雰囲気で暴露時間を同一にすることによって行うことができる。 When contaminating the preliminary test wafer by spreading the amount of contamination by alkali ions on the wafer surface, this can be done by changing the exposure time in the same environmental atmosphere or by making the exposure time the same in different environmental atmospheres.

このようにすれば、簡便に、予備試験用ウェーハを種々の汚染量で汚染することができる。 In this way, it is easy to contaminate the preliminary test wafers with various amounts of contamination.

また、前記ウェーハ表面のアルカリイオン濃度の測定を、キャピラリー電気泳動装置を用いて行うことができる。 The alkaline ion concentration on the wafer surface can also be measured using a capillary electrophoresis device.

このようにすれば、予備試験用ウェーハにおけるウェーハ表面のアルカリイオン濃度をより簡便に測定することができる。 In this way, the alkali ion concentration on the wafer surface of the preliminary test wafer can be measured more easily.

また、前記ウェーハ表面のアルカリイオン濃度の測定を、アンモニア、メチルアミン類、およびエタノールアミン類のうちの1つ以上について行うことができる。 Furthermore, the alkali ion concentration on the wafer surface can be measured for one or more of ammonia, methylamines, and ethanolamines.

このようにすれば、リソグラフ工程でのパターン不良やウェーハ表面のクモリなどの発生に特に影響を与えるものについて評価を行うことができる。 In this way, it is possible to evaluate things that particularly affect the occurrence of pattern defects in the lithography process, haze on the wafer surface, and the like.

また、前記ウェーハ表面の反射強度を測定するとき、ウェーハ膜厚測定器を用い、前記ウェーハ表面に光を垂直入射して得られる反射光の分光波長400-500nmの最大反射強度とバックグラウンド強度の差分を測定し、環境雰囲気に暴露していないウェーハを基準とした値を前記ウェーハ表面の反射強度として求めることができる。 When measuring the reflection intensity of the wafer surface, a wafer film thickness measuring device is used to measure the maximum reflection intensity and background intensity of the reflected light with a spectral wavelength of 400-500 nm obtained by vertically incident light on the wafer surface. By measuring the difference, a value based on a wafer not exposed to an environmental atmosphere can be determined as the reflection intensity of the wafer surface.

このようにして求めたウェーハ表面の反射強度を用いれば、ウェーハ表面のアルカリイオン濃度との間での相関がより良く、そのため、より精度の良い評価を行うことができる。 If the reflection intensity of the wafer surface determined in this manner is used, there is a better correlation with the alkali ion concentration of the wafer surface, and therefore more accurate evaluation can be performed.

本発明の環境雰囲気中のアルカリイオン濃度の評価方法であれば、精度よく、従来よりも簡便にその評価を行うことができる。 With the method of evaluating the alkali ion concentration in the environmental atmosphere of the present invention, the evaluation can be performed more accurately and more easily than before.

本発明の環境雰囲気中のアルカリイオン濃度の評価方法の工程の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process of the evaluation method of the alkali ion concentration in an environmental atmosphere of this invention. 本発明における予備試験である相関関係取得工程(条件出し工程)の一例を示す説明図である。It is an explanatory diagram showing an example of a correlation acquisition process (condition setting process) which is a preliminary test in the present invention. 本発明における本試験であるアルカリイオン濃度評価工程(本工程)の一例を示す説明図である。It is an explanatory diagram showing an example of an alkali ion concentration evaluation process (main process) which is the main test in the present invention. 実験例1における全アルカリイオン類濃度と反射強度の相関関係を示すグラフである。2 is a graph showing the correlation between total alkali ion concentration and reflection intensity in Experimental Example 1. 実験例1におけるウェーハ暴露時間と反射強度の関係を示すグラフである。3 is a graph showing the relationship between wafer exposure time and reflection intensity in Experimental Example 1. 実験例2における全アルカリイオン類濃度と反射強度の相関関係を示すグラフである。3 is a graph showing the correlation between total alkali ion concentration and reflection intensity in Experimental Example 2. 実験例2におけるアンモニア濃度と反射強度の相関関係を示すグラフである。3 is a graph showing the correlation between ammonia concentration and reflection intensity in Experimental Example 2. 実験例2におけるメチルアミン類濃度と反射強度の相関関係を示すグラフである。3 is a graph showing the correlation between methylamine concentration and reflection intensity in Experimental Example 2. 実験例2におけるエタノールアミン類濃度と反射強度の相関関係を示すグラフである。3 is a graph showing the correlation between ethanolamine concentration and reflection intensity in Experimental Example 2. 環境雰囲気中の全アルカリイオン類濃度(実測値)とウェーハ表面のヘイズ値の関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the total alkali ion concentration (actually measured value) in the environmental atmosphere and the haze value on the wafer surface. インピンジャー法を用いた環境雰囲気中の成分濃度の評価方法を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a method for evaluating component concentrations in an environmental atmosphere using an impinger method. 吸収管捕集法を用いた環境雰囲気中の成分濃度の評価方法を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method for evaluating component concentrations in an environmental atmosphere using an absorption tube collection method. 拡散スクラバー法を用いた環境雰囲気中の成分濃度の評価方法を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method for evaluating component concentrations in an environmental atmosphere using a diffusion scrubber method. ウェーハ暴露法を用いた環境雰囲気中の成分濃度の評価方法を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method for evaluating component concentrations in an environmental atmosphere using a wafer exposure method. ウェーハ暴露法(選択的捕集法)を用いた環境雰囲気中の成分濃度の評価方法を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method for evaluating component concentrations in an environmental atmosphere using a wafer exposure method (selective collection method).

上述したように、環境雰囲気中のアルカリイオン濃度を評価することができる方法が求められていた。本発明者が鋭意研究を行ったところ、環境雰囲気中に放置して暴露したウェーハの表面の反射強度とウェーハ表面に吸着した環境雰囲気中のアルカリイオン濃度との間に相関関係があることを見出した。そして、被評価対象の環境雰囲気中に放置して暴露したウェーハ表面の反射強度を測定するとともに上記相関関係を用いることで、ウェーハ表面のアルカリイオン濃度の推定、ひいては環境雰囲気中のアルカリイオン濃度を、精度良く、かつ、従来よりも簡便に評価できることを見出し、本発明を完成させた。 As mentioned above, there is a need for a method that can evaluate the concentration of alkali ions in an environmental atmosphere. The inventor of the present invention conducted extensive research and discovered that there is a correlation between the reflection intensity of the surface of a wafer left exposed in an ambient atmosphere and the concentration of alkali ions in the ambient atmosphere adsorbed on the wafer surface. Ta. Then, by measuring the reflection intensity of the wafer surface left and exposed in the environmental atmosphere of the evaluation target and using the above correlation, we can estimate the alkali ion concentration on the wafer surface and, by extension, the alkali ion concentration in the environmental atmosphere. The present invention was completed based on the discovery that evaluation can be performed with high accuracy and more easily than before.

以下、本発明について図面を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明による環境雰囲気中のアルカリイオン濃度の評価方法の実施形態を説明する。図1に本発明の工程の一例であるフローチャートを示す。大きく分けて、予備試験である相関関係取得工程(条件出し工程とも言う)と本試験であるアルカリイオン濃度評価工程(本工程とも言う)とからなっている。また、図2は、予備試験の説明図であり、環境雰囲気中でのウェーハ暴露による、ウェーハ表面のアルカリイオン濃度とウェーハ表面の反射強度の測定の手順の説明図である。図3は、本試験の説明図であり、被評価環境雰囲気中でのウェーハ暴露による、ウェーハ表面の反射強度(ウェーハ反射強度とも言う)からのウェーハ表面のアルカリイオン濃度の推定・被評価環境雰囲気中のアルカリイオン濃度の評価の手順の説明図である。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
An embodiment of a method for evaluating alkali ion concentration in an environmental atmosphere according to the present invention will be described. FIG. 1 shows a flowchart that is an example of the process of the present invention. Broadly speaking, it consists of a correlation acquisition step (also called a condition setting step), which is a preliminary test, and an alkali ion concentration evaluation step (also called a main step), which is a main test. Moreover, FIG. 2 is an explanatory diagram of a preliminary test, and is an explanatory diagram of the procedure for measuring the alkali ion concentration on the wafer surface and the reflection intensity on the wafer surface by exposing the wafer in an environmental atmosphere. Figure 3 is an explanatory diagram of this test, and shows the estimation of the alkali ion concentration on the wafer surface from the reflection intensity of the wafer surface (also referred to as wafer reflection intensity) due to exposure of the wafer in the evaluation environment atmosphere. FIG. 3 is an explanatory diagram of the procedure for evaluating the alkali ion concentration in the sample.

尚、本発明において、予備試験や本試験で使用するウェーハ(予備試験用ウェーハ、本試験用ウェーハ)のサイズには特に制限はなく、ウェーハ1枚そのままでも良いし、ウェーハから切り出したウェーハ片でも適用可能である。また、ウェーハ表面の反射強度を測定するために表面はPWウェーハと同等の平滑性が求められる。他方、ウェーハの材質は、シリコンウェーハが適しているが、例えばガラス基板のように、平滑性を有し、硫酸イオンやアルカリイオン類と相互作用を及ぼさない基板であれば、使用することができる。条件を同一にするため、予備試験用ウェーハと本試験用ウェーハは同様のものを用いるのが良い。 In addition, in the present invention, there is no particular restriction on the size of the wafer (preliminary test wafer, main test wafer) used in the preliminary test and main test, and a single wafer may be used as is, or a wafer piece cut from the wafer may be used. Applicable. Furthermore, in order to measure the reflection intensity on the wafer surface, the surface is required to have the same smoothness as a PW wafer. On the other hand, as for the material of the wafer, a silicon wafer is suitable, but any substrate that is smooth and does not interact with sulfate ions or alkali ions, such as a glass substrate, can be used. . In order to make the conditions the same, it is preferable to use the same wafer for the preliminary test and the wafer for the main test.

(相関関係取得工程)
予備試験の相関関係取得工程では、まず、準備した予備試験用ウェーハを硫酸過酸化水素水(SPM)で洗浄する。SPM洗浄の仕方としては、例えば、96%硫酸と35%過酸化水素水を1:1の液組成にて、水槽内で、120℃で10分間浸漬することで行うことができる。
その後、水洗し、予備試験用ウェーハを乾燥する。
そして、その予備試験用ウェーハを測定したい環境雰囲気中に2枚放置して暴露する。
一定時間暴露後に、上記2枚のうち1枚の予備試験用ウェーハは、その表面のアルカリイオン濃度を測定する。例えば、ポリプロピレン製の袋に抽出液と一緒に封入し、ウェーハ表面に吸着した成分の抽出を行い、キャピラリー電気泳動装置でアルカリイオン濃度の測定を行うことができる。もう1枚の予備試験用ウェーハは、ウェーハ表面の反射強度を測定する。
(Correlation acquisition process)
In the preliminary test correlation acquisition step, first, the prepared preliminary test wafer is cleaned with sulfuric acid and hydrogen peroxide (SPM). The SPM cleaning can be carried out, for example, by immersing it in a water tank at 120° C. for 10 minutes in a 1:1 liquid composition of 96% sulfuric acid and 35% hydrogen peroxide.
Thereafter, the wafer for preliminary testing is washed with water and dried.
Then, two of the preliminary test wafers are left and exposed in the environmental atmosphere to be measured.
After exposure for a certain period of time, the alkali ion concentration on the surface of one of the two wafers for preliminary testing is measured. For example, it is possible to seal the wafer together with an extraction liquid in a polypropylene bag, extract the components adsorbed on the wafer surface, and measure the alkali ion concentration using a capillary electrophoresis device. For the other preliminary test wafer, the reflection intensity on the wafer surface is measured.

上記の環境雰囲気に暴露する手順のとき、ウェーハ表面にアルカリイオンによる汚染量を振って汚染させる。例えば、同一環境雰囲気で暴露時間を振る(暴露時間を変える)、あるいは、異なる環境雰囲気で暴露時間を同一にする(暴露環境雰囲気を変える)ことで行うことができる。このようにすれば、簡便に種々の汚染量で汚染させることができる。ただし、種々の汚染量に振ることができればよく、振り方はこれに限定されない。
尚、暴露時間は特に限定されないが、ウェーハ表面のアルカリイオン濃度に影響を与える暴露時間と、反射強度とによる相関関係をより確実に取得するためには、暴露時間は3~48時間が好ましく、暴露環境を変えて評価する場合は、清浄度の高い環境雰囲気中の暴露ウェーハ測定を考慮すると、暴露時間は24時間程度で行うことがより好ましい。
In the above procedure of exposure to the environmental atmosphere, the wafer surface is contaminated by varying the amount of contamination by alkaline ions. For example, this can be done by varying the exposure time in the same environmental atmosphere (changing the exposure time), or by making the exposure time the same in different environmental atmospheres (changing the exposure environmental atmosphere). In this way, contamination can be easily achieved with various contamination amounts. However, the method of distribution is not limited to this as long as it is possible to vary the amount of contamination.
The exposure time is not particularly limited, but in order to more reliably obtain a correlation between the exposure time, which affects the alkali ion concentration on the wafer surface, and the reflection intensity, the exposure time is preferably 3 to 48 hours. When evaluation is performed by changing the exposure environment, taking into consideration the measurement of exposed wafers in a highly clean environmental atmosphere, the exposure time is more preferably about 24 hours.

ここで、ウェーハ表面のアルカリイオン濃度の測定や反射強度の測定について説明する。
まず、アルカリイオン濃度の測定は特に限定されず、ウェーハ表面のアルカリイオン類についてその濃度を測定することができれば良い。イオンクロマトグラフなどの他の方法を用いることもできるが、ここでは一例としてキャピラリー電気泳動装置を用いて行う例について説明する。キャピラリー電気泳動装置は、石英製の中空キャピラリーに高電圧を印加し、試料溶液を流すことで成分の移動度の差から成分が分離する現象を利用したもので、UV検出器が用いられる。得られたクロマトグラム(エレクトロフェログラム)の移動時間と検出強度から、成分と濃度を、検量線をもとに算出する方法である。これにより、簡便に算出可能である。
Here, measurement of the alkali ion concentration and reflection intensity on the wafer surface will be explained.
First, the measurement of alkali ion concentration is not particularly limited, as long as the concentration of alkali ions on the wafer surface can be measured. Although other methods such as ion chromatography can be used, an example in which a capillary electrophoresis device is used will be described here. A capillary electrophoresis device utilizes a phenomenon in which components are separated due to differences in their mobility by applying a high voltage to a hollow quartz capillary and flowing a sample solution, and uses a UV detector. This method calculates components and concentrations from the migration time and detection intensity of the obtained chromatogram (electropherogram) based on a calibration curve. This allows easy calculation.

また、ウェーハ反射強度の測定は特に限定されず、ウェーハ表面の反射強度を測定することができれば良い。例えばウェーハ膜厚測定器を用いて測定することができる。ウェーハ表面に対して光を垂直に入射し、得られる反射光強度を測定する方法である。光学定数や積算時間、バックグラウンドの条件を一定とし、反射光の分光波長400nm~500nmの最大反射強度を測定する。この最大反射強度とバックグラウンド強度の差分を得る。そしてここでは、環境雰囲気に暴露していないウェーハ(暴露無しウェーハ)の表面の反射強度を基準とした値を、アルカリイオン濃度の測定値との相関を取得する際に用いるウェーハ表面の反射強度の測定値として用いることができる。より具体的な例で説明すると、暴露無しウェーハを基準とする場合、暴露無しウェーハによる反射強度と暴露したウェーハによる反射強度の差異(減少値)を算出する。そして、便宜上、暴露無しウェーハの状態を10000と仮定し、上記減少値を10000から差し引いた値をウェーハ表面の反射強度として用いることができる。
このようにして測定した反射強度は、ウェーハ表面のアルカリイオン濃度と相関性が一層高い反射強度データとなる。すなわち、より良い相関関係を得ることができ、より高精度の評価を得ることができる。
なお、測定に用いる分光波長の数値などは特に限定されず、使用するウェーハの種類などに応じて適宜決定することができる。
Further, the measurement of the wafer reflection intensity is not particularly limited, and it is sufficient that the reflection intensity of the wafer surface can be measured. For example, it can be measured using a wafer film thickness measuring device. This is a method in which light is incident perpendicularly to the wafer surface and the resulting reflected light intensity is measured. The optical constants, integration time, and background conditions are held constant, and the maximum reflection intensity of the reflected light at a spectral wavelength of 400 nm to 500 nm is measured. Obtain the difference between this maximum reflected intensity and the background intensity. Here, we use the value based on the reflection intensity of the surface of a wafer that has not been exposed to the environmental atmosphere (unexposed wafer) as the reflection intensity of the wafer surface used to obtain the correlation with the measured value of alkali ion concentration. It can be used as a measurement value. To explain with a more specific example, when an unexposed wafer is used as a reference, the difference (reduction value) between the reflection intensity due to the unexposed wafer and the reflection intensity due to the exposed wafer is calculated. For convenience, it is assumed that the state of the unexposed wafer is 10,000, and the value obtained by subtracting the above reduction value from 10,000 can be used as the reflection intensity of the wafer surface.
The reflection intensity measured in this way becomes reflection intensity data that has a higher correlation with the alkali ion concentration on the wafer surface. That is, a better correlation can be obtained, and a more accurate evaluation can be obtained.
Note that the numerical value of the spectral wavelength used in the measurement is not particularly limited, and can be appropriately determined depending on the type of wafer used and the like.

上記のようにして、種々の汚染量(暴露環境雰囲気・暴露時間を変えた、種々の暴露条件)の予備試験用ウェーハについて測定し、ウェーハ表面に吸着したアルカリイオン成分の濃度とその濃度におけるウェーハ表面の反射強度を得て、ウェーハ表面のアルカリイオン濃度とウェーハ表面の反射強度の相関関係を取得する。なお、暴露条件のパターン数や測定する件数については特に限定されず、適宜決定することができる。 As described above, preliminary test wafers with various amounts of contamination (various exposure conditions such as changing the exposure environment atmosphere and exposure time) were measured, and the concentration of alkali ion components adsorbed on the wafer surface and the wafer at that concentration were measured. The reflection intensity of the surface is obtained, and the correlation between the alkali ion concentration on the wafer surface and the reflection intensity on the wafer surface is obtained. Note that the number of patterns of exposure conditions and the number of measurements to be made are not particularly limited and can be determined as appropriate.

(アルカリイオン濃度評価工程)
つぎに、本試験のアルカリイオン濃度評価工程では、相関関係取得工程と同様にして、準備した本試験用ウェーハをSPM洗浄、水洗、乾燥する。
そして、その本試験用ウェーハを、未知であり、評価したい環境雰囲気(被評価環境雰囲気)に所定時間暴露させた後に、ウェーハ表面の反射強度を測定する。
なお、この暴露時間の長さは特に限定されないが、例えば、相関関係取得工程のときと同様の暴露時間とすることができる。同じ長さとすることで、より高精度な評価が可能になる。
(Alkali ion concentration evaluation process)
Next, in the alkali ion concentration evaluation step of the main test, the prepared test wafer is subjected to SPM cleaning, water washing, and drying in the same manner as the correlation acquisition step.
Then, after exposing the main test wafer to an unknown environmental atmosphere to be evaluated (environmental atmosphere to be evaluated) for a predetermined period of time, the reflection intensity on the wafer surface is measured.
Note that the length of this exposure time is not particularly limited, but may be, for example, the same exposure time as in the correlation acquisition step. Having the same length enables more accurate evaluation.

この反射強度の測定結果と、相関関係取得工程で予め求めた、ウェーハ表面のアルカリイオン濃度とウェーハ表面の反射強度の相関関係を用いて、被評価環境雰囲気に暴露した本試験用ウェーハのウェーハ表面のアルカリイオン濃度を推定する。
そして、その推定値から被評価環境雰囲気中のアルカリイオン濃度を評価する。
Using this measurement result of reflection intensity and the correlation between the alkali ion concentration on the wafer surface and the reflection intensity on the wafer surface, which was determined in advance in the correlation acquisition process, the wafer surface of the main test wafer exposed to the environment atmosphere to be evaluated is calculated. Estimate the alkali ion concentration of
Then, the alkali ion concentration in the environment to be evaluated is evaluated from the estimated value.

このような本発明の評価方法であれば、精度良く環境雰囲気中のアルカリイオン濃度を評価することができ、少なくとも従来の評価方法と同程度に良好な精度で評価することができる。そしてアルカリイオン類を起因としてリソグラフ工程でのパターン不良やウェーハ表面のクモリなどの対策に利用することができる。
特に、前述したアルカリイオン濃度の測定において、アンモニア、メチルアミン類、およびエタノールアミン類のうちの1つ以上について行えば、これらは上記問題に特に影響を与えるものであるので極めて有効である。これら全てについて測定し、合計した濃度(全アルカリイオン類濃度)を用いるとより好ましい。
With such an evaluation method of the present invention, it is possible to evaluate the alkali ion concentration in the environmental atmosphere with high accuracy, and it is possible to evaluate with accuracy at least as good as conventional evaluation methods. It can also be used to prevent pattern defects in lithographic processes and cloudiness on the wafer surface caused by alkali ions.
In particular, in the measurement of the alkali ion concentration described above, it is extremely effective to measure one or more of ammonia, methylamines, and ethanolamines, since these have a particular influence on the above problem. It is more preferable to measure all of these and use the total concentration (total alkali ion concentration).

また、例えば図15の従来のウェーハ暴露法などの評価方法では、被評価環境に暴露したウェーハに対し、毎回、イオンクロマトグラフ測定を行ってウェーハ表面に吸着した成分の測定を行う必要があり煩雑であった。しかしながら、本発明では本試験のアルカリイオン濃度評価工程においてそのような成分測定(アルカリイオン濃度の測定)は不要であり、上記相関関係を用いてウェーハ表面の反射強度の測定値から推定できるので実に簡便である。 Furthermore, in the evaluation method such as the conventional wafer exposure method shown in FIG. 15, it is necessary to perform ion chromatography measurement every time the wafer is exposed to the environment to be evaluated to measure the components adsorbed on the wafer surface, which is complicated. Met. However, in the present invention, such component measurement (measurement of alkali ion concentration) is unnecessary in the alkali ion concentration evaluation step of this test, and it can be estimated from the measured value of the reflection intensity on the wafer surface using the above correlation. It's simple.

以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例)
本発明における相関関係取得工程(予備試験)として、後述する実験例1では、同一環境雰囲気で異なる暴露時間の場合で取得した相関関係を取得する。また実験例2では異なる環境雰囲気で暴露時間が同一の場合で取得した相関関係を取得する。そして、アルカリイオン濃度評価工程(本試験)として、実験例1、2のいずれかの相関関係を用いて本発明の評価方法を実施する(ここでは実験例2の相関関係を使用)。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in more detail by showing Examples and Comparative Examples of the present invention, but the present invention is not limited thereto.
(Example)
As a correlation acquisition step (preliminary test) in the present invention, in Experimental Example 1, which will be described later, correlations obtained under different exposure times in the same environmental atmosphere are acquired. Further, in Experimental Example 2, correlations obtained in different environmental atmospheres and the same exposure time are obtained. Then, as an alkali ion concentration evaluation step (main test), the evaluation method of the present invention is carried out using the correlation of either Experimental Example 1 or 2 (here, the correlation of Experimental Example 2 is used).

初めに、使用する予備試験用ウェーハや本試験用ウェーハ、また、ウェーハ表面におけるアルカリイオン濃度や反射強度の測定方法についてまとめて説明する。
環境雰囲気中の暴露に用いるウェーハは、直径200mmのCZシリコン単結晶のPWとした。ウェーハ表面状態に特に制約はなく、平滑な面状態であればベアSi面でもSiO面でも良い。ここではベアSi面とした。
First, we will summarize the preliminary test wafers and main test wafers used, as well as the method for measuring the alkali ion concentration and reflection intensity on the wafer surface.
The wafer used for exposure in the environmental atmosphere was a CZ silicon single crystal PW with a diameter of 200 mm. There are no particular restrictions on the wafer surface condition, and as long as the surface condition is smooth, it may be a bare Si surface or a SiO 2 surface. Here, a bare Si surface was used.

これに96%硫酸と35%過酸化水素水を1:1の液組成にて、120℃で10分間のSPM(硫酸過酸化水素水)洗浄を行い、その後、超純水によるリンスを10分間行った。水洗後、スピン乾燥を行った。
このSPM洗浄ウェーハ2枚を、垂直に立たせるように保持しながら環境雰囲気に暴露することで、ウェーハの両面を吸着面として利用した。
This was cleaned with SPM (sulfuric acid and hydrogen peroxide) for 10 minutes at 120°C using a 1:1 ratio of 96% sulfuric acid and 35% hydrogen peroxide, and then rinsed with ultrapure water for 10 minutes. went. After washing with water, spin drying was performed.
Two SPM-cleaned wafers were exposed to the ambient atmosphere while being held vertically, thereby using both sides of the wafers as adsorption surfaces.

暴露終了後は、暴露ウェーハ1枚を、ポリプロピレン製の袋に超純水20mLとともに封入し、ウォーターバス中で80℃に加温しながら20分間、ウェーハ表面に吸着している成分を抽出した。抽出した溶液は、キャピラリー電気泳動装置(Agilent7100)でアンモニア、アミン類についてその濃度を測定した。 After the exposure, one exposed wafer was sealed in a polypropylene bag with 20 mL of ultrapure water, and the components adsorbed on the wafer surface were extracted for 20 minutes while heating at 80° C. in a water bath. The concentrations of ammonia and amines in the extracted solution were measured using a capillary electrophoresis device (Agilent 7100).

暴露ウェーハの残りの1枚は、ウェーハ膜厚測定器(フィルメトリクス社製F20)を用い、膜構造をSiO(自然酸化膜)として光学定数を固定し、入射光強度を任意値に一定としたときの、分光波長400nm~500nmの最大反射強度とバックグラウンド強度の差分をウェーハ表面の反射強度として測定した。なお、この反射強度に関して、暴露していないウェーハの表面の反射強度を基準値とするため、便宜上、基準となる暴露無しウェーハの表面の反射強度の数値を10000と仮定した。
また、より具体的に、入射光はタングステンハロゲン光で波長375nm~3000nmの連続光であり、反射強度測定に用いた反射光の分光波長は420nm~430nmとした。
The remaining exposed wafer was measured using a wafer film thickness measuring device (Filmetrics F20), with the film structure set to SiO 2 (natural oxide film), the optical constants fixed, and the incident light intensity constant at an arbitrary value. At that time, the difference between the maximum reflection intensity at a spectral wavelength of 400 nm to 500 nm and the background intensity was measured as the reflection intensity of the wafer surface. Regarding this reflection intensity, in order to use the reflection intensity of the surface of an unexposed wafer as a reference value, for convenience, it was assumed that the numerical value of the reflection intensity of the surface of an unexposed wafer, which serves as a reference, is 10,000.
More specifically, the incident light was continuous tungsten halogen light with a wavelength of 375 nm to 3000 nm, and the spectral wavelength of the reflected light used for reflection intensity measurement was 420 nm to 430 nm.

<実験例1>
つぎに、実験例1として、予備試験用ウェーハを用いて、環境雰囲気を同一とし暴露時間を変化させた場合の、暴露ウェーハの表面の反射強度、および、アルカリイオン類の総量(全アルカリイオン類濃度)の相関関係を取得する工程について記す。
場所Aにおける環境雰囲気中で暴露時間を3~48時間の間で振った2枚1組のウェーハを複数組準備し、上記のように、各組のうち一方は、ウェーハの吸着している成分を抽出し、キャピラリー電気泳動装置で測定した。また各組のうちのもう一方は、ウェーハ膜厚測定器によるウェーハ表面の反射強度を測定した。これらの測定結果について、アルカリイオン類の総量に対するウェーハ表面の反射強度の相関関係を図4に示す。またウェーハの暴露時間に対するウェーハ表面の反射強度の関係を図5に示す。
また、各暴露時間におけるアンモニア、メチルアミン類、エタノールアミン類の濃度とこれらの合計値(全アルカリイオン類濃度)、ウェーハ表面の反射強度を表1にそれぞれ示す。
<Experiment example 1>
Next, as Experimental Example 1, using preliminary test wafers, the reflection intensity on the surface of the exposed wafer and the total amount of alkali ions (total alkali ions This section describes the process of obtaining the correlation between
Multiple sets of two wafers are prepared in the environmental atmosphere at location A for an exposure time of 3 to 48 hours, and as described above, one of each set is exposed to the adsorbed components of the wafer. was extracted and measured using a capillary electrophoresis device. In the other set of each set, the reflection intensity of the wafer surface was measured using a wafer film thickness measuring device. Regarding these measurement results, FIG. 4 shows the correlation between the reflection intensity of the wafer surface and the total amount of alkali ions. Further, FIG. 5 shows the relationship between the reflection intensity of the wafer surface and the exposure time of the wafer.
Table 1 also shows the concentrations of ammonia, methylamines, and ethanolamines, their total value (total alkali ion concentration), and the reflection intensity of the wafer surface at each exposure time.

環境雰囲気への暴露によるウェーハ表面における全アルカリイオン類濃度と反射強度の間には強い相関が見られ、暴露時間が長いほど、反射強度が減少し、全アルカリイオン類濃度が増加するほど、反射強度は減少する。これは、SPM洗浄により、ウェーハ表面に硫酸イオンが多く分布しており、それが、環境雰囲気中のアンモニアやアミン類と結合することで硫化物塩となりウェーハ表面に析出し、暴露時間に依存してその析出量が増加するため、クモリが発生し、ウェーハ表面の反射強度が減少するものと考えられる。 There is a strong correlation between the total alkali ion concentration and the reflection intensity on the wafer surface due to exposure to the environmental atmosphere; the longer the exposure time, the lower the reflection intensity, and the higher the total alkali ion concentration, the lower the reflection intensity. Intensity decreases. This is because many sulfate ions are distributed on the wafer surface due to SPM cleaning, and when they combine with ammonia and amines in the environment, they become sulfide salts and precipitate on the wafer surface, and this depends on the exposure time. It is thought that this increases the amount of precipitation, causing clouding and reducing the reflection intensity on the wafer surface.

<実験例2>
つぎに、実験例2として、予備試験用ウェーハを用いて、24時間の暴露によって、予めアンモニア、メチルアミン類、エタノールアミン類、および、全アルカリイオン類濃度とウェーハ表面の反射強度との相関関係を取得する工程について記す。
異なる5か所(場所A~E)の環境雰囲気について、それぞれ、実験例1と同様の方法でウェーハを24時間暴露し、各組のうち一方は、ウェーハの吸着している成分を抽出し、キャピラリー電気泳動装置で測定した。また各組のうちのもう一方は、ウェーハ膜厚測定器によるウェーハ表面の反射強度を測定した。これらの測定結果について、全アルカリイオン類の濃度に対するウェーハ表面の反射強度の関係を図6に示す。またアンモニア濃度に対するウェーハ表面の反射強度の関係を図7に示す。またメチルアミン類の濃度に対するウェーハ表面の反射強度の関係を図8に示す。またエタノールアミン類の濃度に対するウェーハ表面の反射強度の関係を図9に示す。
また、場所A~Eについて、24時間の暴露時間におけるアンモニア、メチルアミン類、エタノールアミン類、全アルカリイオン類、ウェーハの反射強度を表2にそれぞれ示す。
<Experiment example 2>
Next, as Experimental Example 2, using a preliminary test wafer, the correlation between the concentration of ammonia, methylamines, ethanolamines, and total alkali ions and the reflection intensity on the wafer surface was determined by exposure for 24 hours. This section describes the process of obtaining .
Wafers were exposed for 24 hours in the same manner as in Experimental Example 1 to the environmental atmospheres of five different locations (locations A to E), and one of each set was used to extract the adsorbed components of the wafer. It was measured using a capillary electrophoresis device. In the other set of each set, the reflection intensity of the wafer surface was measured using a wafer film thickness measuring device. Regarding these measurement results, FIG. 6 shows the relationship between the reflection intensity of the wafer surface and the concentration of total alkali ions. Further, FIG. 7 shows the relationship between the reflection intensity on the wafer surface and the ammonia concentration. Further, FIG. 8 shows the relationship between the concentration of methylamines and the reflection intensity on the wafer surface. Further, FIG. 9 shows the relationship between the concentration of ethanolamines and the reflection intensity on the wafer surface.
Table 2 also shows the reflection intensities of ammonia, methylamines, ethanolamines, total alkali ions, and wafers for locations A to E during a 24-hour exposure time.

ウェーハ表面のアンモニア濃度、メチルアミン類濃度、エタノールアミン類濃度、全アルカリイオン類濃度と、ウェーハ表面の反射強度とのそれぞれの相関係数(決定係数)より分かるように、全アルカリイオン類濃度とウェーハ反射強度との相関係数の方がより直線に近く、より優れた相関を示している。 As can be seen from the correlation coefficients (coefficients of determination) between the ammonia concentration, methylamine concentration, ethanolamine concentration, and total alkali ion concentration on the wafer surface and the reflection intensity on the wafer surface, the total alkali ion concentration and The correlation coefficient with the wafer reflection intensity is closer to a straight line, indicating a better correlation.

これらの結果から、SPM洗浄して暴露したウェーハにおける、アルカリイオン濃度(各種のアルカリイオンの濃度や全アルカリイオン類濃度)と、ウェーハ表面の反射強度との間には相関関係が見られる(特には、全アルカリイオン類濃度とウェーハ表面の反射強度との間)。したがって、このようなアルカリイオン濃度と、暴露ウェーハの反射強度による相関関係(検量線)から、当該検量線を用いて未知の環境雰囲気に暴露したウェーハの反射強度から、暴露ウェーハの表面のアルカリイオン濃度を推定することができ、ひいては、未知の環境雰囲気中のアルカリイオン濃度を評価することができる。 These results show that there is a correlation between the alkali ion concentration (concentration of various alkali ions and total alkali ion concentration) and the reflection intensity of the wafer surface in wafers cleaned and exposed to SPM (especially is between the total alkali ion concentration and the reflection intensity of the wafer surface). Therefore, from the correlation between the alkali ion concentration and the reflection intensity of the exposed wafer (calibration curve), using the calibration curve, it is possible to determine the alkali ion concentration on the surface of the exposed wafer from the reflection intensity of the wafer exposed to an unknown environmental atmosphere. The concentration can be estimated and thus the alkali ion concentration in an unknown environmental atmosphere can be evaluated.

そこで、実際に未知の環境雰囲気に関して評価を以下のようにして行った。
本試験用ウェーハを準備し、5か所の未知の環境雰囲気(場所F~J)について、SPM洗浄後のウェーハを実験例2と同様の方法で24時間暴露し、暴露後にウェーハ表面の反射強度を実験例2と同一条件で実施した。
次に、予め求めておいた検量線(実験例2での全アルカリイオン類濃度と反射強度との相関関係)を基に、暴露後のウェーハの表面の反射強度から、ウェーハ表面の全アルカリイオン類濃度を推定した。そして、未知の環境雰囲気中の全アルカリイオン類濃度を評価した結果を表3に示す。
なお、ここでは、簡便のため、推定した暴露ウェーハのウェーハ表面の全アルカリイオン類濃度の数値を、環境雰囲気中の全アルカリイオン類濃度として評価している。
また表3において、全アルカリイオン類濃度の推定値と、各アルカリイオンの濃度の推定値の合計は一致していないが、これは図6-9で求めた検量線に基づき反射強度から濃度を換算(推定)しているためであり、全アルカリイオン類濃度の推定値は各アルカリイオンの濃度の推定値を合計したものではないからである。
Therefore, an evaluation of an unknown environmental atmosphere was conducted as follows.
Wafers for this test were prepared, and the wafers after SPM cleaning were exposed to unknown environmental atmospheres (locations F to J) for 24 hours in the same manner as in Experimental Example 2. After exposure, the reflection intensity on the wafer surface was was carried out under the same conditions as Experimental Example 2.
Next, based on the previously determined calibration curve (correlation between total alkali ion concentration and reflection intensity in Experimental Example 2), total alkali ions on the wafer surface are calculated from the reflection intensity of the wafer surface after exposure. The concentration of the same species was estimated. Table 3 shows the results of evaluating the total alkali ion concentration in the unknown environmental atmosphere.
Here, for the sake of simplicity, the estimated value of the total alkali ion concentration on the wafer surface of the exposed wafer is evaluated as the total alkali ion concentration in the environmental atmosphere.
In addition, in Table 3, the estimated total alkali ion concentration and the total estimated concentration of each alkali ion do not match, but this is because the concentration can be calculated from the reflection intensity based on the calibration curve obtained in Figure 6-9. This is because conversion (estimation) is performed, and the estimated value of the total alkali ion concentration is not the sum of the estimated values of the concentrations of each alkali ion.

(比較例)
つぎに、比較例として、特許文献1の評価方法(従来のウェーハ暴露法(選択的捕集法))を用いた評価を行った。
環境雰囲気中の暴露に用いるウェーハは、実施例と同様に直径200mmのCZシリコン単結晶のPWとした。ウェーハの酸処理はSPM(硫酸過酸化水素水)洗浄とし、純水によるリンスを行った。ウェーハを乾燥後、実施例と同じ環境雰囲気(場所F~J)に24時間暴露し、暴露後のウェーハをポリプロピレン製の袋に超純水とともに封入し、加熱抽出し、その抽出液をイオンクロマトグラフ(ダイオネクス社製DX-500)で測定した(実測値)。測定結果を表4に示す。
なお、表4の場所Fにおいて、全アルカリイオン類濃度が各アルカリイオンの濃度の合計値から0.1ng/cmずれているのは四捨五入における表示上の問題にすぎない。
(Comparative example)
Next, as a comparative example, an evaluation was performed using the evaluation method of Patent Document 1 (conventional wafer exposure method (selective collection method)).
The wafer used for exposure in the environmental atmosphere was a CZ silicon single crystal PW with a diameter of 200 mm, as in the example. The acid treatment of the wafer was SPM (sulfuric acid hydrogen peroxide) cleaning, followed by rinsing with pure water. After drying the wafer, it was exposed to the same environmental atmosphere (locations F to J) as in the example for 24 hours, and the exposed wafer was sealed in a polypropylene bag with ultrapure water, heated and extracted, and the extract was subjected to ion chromatography. Measured using a graph (DX-500 manufactured by Dionex) (actual value). The measurement results are shown in Table 4.
The fact that the total alkali ion concentration deviates from the total concentration of each alkali ion by 0.1 ng/cm 2 at location F in Table 4 is only a display problem due to rounding.

(実施例と比較例の結果比較)
実施例(表3の全アルカリイオン類推定値の項目)と比較例(表4の全アルカリイオン類の項目)の比較により、両者は概ね同等の数値を示すことがわかる。すなわち、本発明により、従来法と同程度に精度良く評価を行うことができることがわかる。
また、比較例では、環境雰囲気中の濃度を評価する場合は、毎回、イオンクロマトグラフ測定の工程を行ってアルカリイオン濃度を実測する必要があり、非常に煩雑である。一方で本発明では、本試験においてウェーハ表面のアルカリイオン濃度を測定する必要がなく、比較的簡便な光の反射強度の測定からアルカリイオン濃度を推定し、環境雰囲気中のアルカリイオン濃度を評価できるので実に有利である。
(Comparison of results between Example and Comparative Example)
A comparison of the example (item of estimated total alkali ions in Table 3) and the comparative example (item of total alkali ions in Table 4) reveals that the two exhibit roughly equivalent values. That is, it can be seen that the present invention allows evaluation to be performed with as much accuracy as the conventional method.
Further, in the comparative example, when evaluating the concentration in the environmental atmosphere, it is necessary to perform an ion chromatography measurement step to actually measure the alkali ion concentration each time, which is very complicated. On the other hand, in the present invention, there is no need to measure the alkali ion concentration on the wafer surface in this test, and the alkali ion concentration can be estimated from a relatively simple measurement of the light reflection intensity, and the alkali ion concentration in the environmental atmosphere can be evaluated. So it's really advantageous.

(ヘイズ値との関係)
また、ウェーハ表面のクモリはヘイズとして検出することが可能であるため、KLA TENCOL社製SP3ウェーハ表面検査装置を用いて、ウェーハ表面を測定した。そして表面ヘイズマップから得られる検査値について、SPM洗浄後に暴露を行っていないウェーハの数値を基準に、実験例2での5か所の環境雰囲気(場所A~E)、および、5か所の上記未知の環境雰囲気(場所F~J)の数値を規格化した。
そのうえで、それぞれの環境雰囲気において暴露したウェーハによる全アルカリイオン類濃度の実測値(比較例の数値ではあるが、前述したように、本発明での実施例の推定値と同程度)、ヘイズ値、集光灯下における目視によるクモリの有無の結果を表5、および図10に示す。
(Relationship with haze value)
In addition, since haze on the wafer surface can be detected as haze, the wafer surface was measured using an SP3 wafer surface inspection device manufactured by KLA TENCOL. Regarding the inspection values obtained from the surface haze map, the environmental atmosphere of the five locations (locations A to E) in Experimental Example 2 and the five locations The numerical values of the above unknown environmental atmosphere (locations F to J) were standardized.
Then, the actual measured value of the total alkali ion concentration of the wafer exposed in each environmental atmosphere (the value is a comparative example, but as mentioned above, it is comparable to the estimated value of the example of the present invention), the haze value, Table 5 and FIG. 10 show the results of visual inspection of the presence or absence of spiders under a condensing light.

環境雰囲気中の全アルカリイオン類濃度の増加に伴い、ヘイズ値も増加するが、目視でクモリとして顕在化するのは、環境雰囲気中の全アルカリイオン類濃度が概ね100ng/cm以上である(より正確には、場所Jの98.8ng/cm以上)。
つまり、24時間の暴露による環境雰囲気中の全アルカリイオン類濃度を概ね100ng/cm未満(より正確には98.8ng/cm未満)に抑えれば、ウェーハ表面にクモリは発生しないことを示唆するものである。なお、場所Aの80.6ng/cm以下に抑えると、より確実にクモリの発生を防ぐことができると考えられる。
なお、ここでは比較例の実測値を用いて説明したが、代わりに、対応する本発明における予備試験での測定値や本試験での推定値を用い、評価した環境雰囲気を選択することによって、クモリの発生を防いだり、あるいは、クモリの発生の予測をしたりすることができる。
As the total alkali ion concentration in the environmental atmosphere increases, the haze value also increases, but the haze becomes visible as a cloud when the total alkali ion concentration in the environmental atmosphere is approximately 100 ng/cm2 or more ( More precisely, at least 98.8 ng/cm 2 at location J).
In other words, if the total concentration of alkali ions in the environmental atmosphere after 24-hour exposure is kept to less than 100 ng/cm 2 (more precisely, less than 98.8 ng/cm 2 ), clouds will not form on the wafer surface. It is suggestive. In addition, it is considered that if the amount is suppressed to 80.6 ng/cm 2 or less at location A, the generation of spiders can be more reliably prevented.
Although the explanation has been given here using the actual measured values of the comparative example, instead, by selecting the evaluated environmental atmosphere using the measured values in the preliminary test and the estimated values in the main test in the corresponding present invention, It is possible to prevent the occurrence of spiders or to predict the occurrence of spiders.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 Note that the present invention is not limited to the above embodiments. The above-mentioned embodiments are illustrative, and any embodiment that has substantially the same configuration as the technical idea stated in the claims of the present invention and has similar effects is the present invention. within the technical scope of the invention.

Claims (5)

環境雰囲気中のアルカリイオン濃度を評価する評価方法であって、
予め、SPM洗浄を行った予備試験用ウェーハを環境雰囲気に暴露してウェーハ表面にアルカリイオンによる汚染量を振って汚染させた後に、該予備試験用ウェーハのウェーハ表面のアルカリイオン濃度とウェーハ表面の反射強度を測定し、前記ウェーハ表面のアルカリイオン濃度と前記ウェーハ表面の反射強度の相関関係を取得しておく相関関係取得工程と、
SPM洗浄を行った本試験用ウェーハを被評価環境雰囲気に所定時間暴露させた後に、該本試験用ウェーハのウェーハ表面の反射強度を測定し、該ウェーハ表面の反射強度の測定結果から、前記相関関係取得工程で取得した前記相関関係を用いて前記本試験用ウェーハのウェーハ表面のアルカリイオン濃度を推定し、該推定したウェーハ表面のアルカリイオン濃度から前記被評価環境雰囲気中のアルカリイオン濃度を評価するアルカリイオン濃度評価工程と、を含むことを特徴とする環境雰囲気中のアルカリイオン濃度の評価方法。
An evaluation method for evaluating alkali ion concentration in an environmental atmosphere, the method comprising:
A preliminary test wafer that has been subjected to SPM cleaning is exposed to an environmental atmosphere and the wafer surface is contaminated by alkali ions, and then the alkali ion concentration on the wafer surface and the wafer surface concentration are determined. a correlation obtaining step of measuring the reflection intensity and obtaining a correlation between the alkali ion concentration on the wafer surface and the reflection intensity on the wafer surface;
After the main test wafer that has been SPM cleaned is exposed to the evaluation environment atmosphere for a predetermined period of time, the reflection intensity of the wafer surface of the main test wafer is measured, and from the measurement results of the reflection intensity of the wafer surface, the above correlation is determined. Estimating the alkali ion concentration on the wafer surface of the main test wafer using the correlation acquired in the relationship acquisition step, and evaluating the alkali ion concentration in the evaluation target environment atmosphere from the estimated alkali ion concentration on the wafer surface. A method for evaluating an alkali ion concentration in an environmental atmosphere, the method comprising: a step of evaluating an alkali ion concentration in an environmental atmosphere.
前記予備試験用ウェーハをウェーハ表面にアルカリイオンによる汚染量を振って汚染させるとき、同一環境雰囲気で暴露時間を振るか、異なる環境雰囲気で暴露時間を同一にすることによって行うことを特徴とする請求項1に記載の環境雰囲気中のアルカリイオン濃度の評価方法。 A claim characterized in that when the preliminary test wafer is contaminated by spreading the amount of contamination by alkali ions on the wafer surface, it is carried out by varying the exposure time in the same environmental atmosphere or by making the exposure time the same in different environmental atmospheres. Item 1. The method for evaluating alkali ion concentration in an environmental atmosphere as described in Item 1. 前記ウェーハ表面のアルカリイオン濃度の測定を、キャピラリー電気泳動装置を用いて行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の環境雰囲気中のアルカリイオン濃度の評価方法。 3. The method for evaluating alkali ion concentration in an environmental atmosphere according to claim 1, wherein the alkali ion concentration on the wafer surface is measured using a capillary electrophoresis device. 前記ウェーハ表面のアルカリイオン濃度の測定を、アンモニア、メチルアミン類、およびエタノールアミン類のうちの1つ以上について行うことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の環境雰囲気中のアルカリイオン濃度の評価方法。 The environment according to any one of claims 1 to 3, wherein the alkali ion concentration on the wafer surface is measured for one or more of ammonia, methylamines, and ethanolamines. Method for evaluating alkali ion concentration in the atmosphere. 前記ウェーハ表面の反射強度を測定するとき、ウェーハ膜厚測定器を用い、前記ウェーハ表面に光を垂直入射して得られる反射光の分光波長400-500nmの最大反射強度とバックグラウンド強度の差分を測定し、環境雰囲気に暴露していないウェーハを基準とした値を前記ウェーハ表面の反射強度として求めることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の環境雰囲気中のアルカリイオン濃度の評価方法。 When measuring the reflection intensity on the wafer surface, use a wafer film thickness measuring device to measure the difference between the maximum reflection intensity at a spectral wavelength of 400-500 nm of the reflected light obtained by vertically incident light on the wafer surface and the background intensity. The alkali in the environmental atmosphere according to any one of claims 1 to 4, wherein a value based on a wafer not exposed to the environmental atmosphere is determined as the reflection intensity of the wafer surface. Method for evaluating ion concentration.
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