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Siウェーハ表面汚染インライン赤外診断装置の開発研究

研究課題

研究課題/領域番号 10555113
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 電子デバイス・機器工学
研究機関東北大学

研究代表者

庭野 道夫  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20134075)

研究分担者 鎌倉 望  東北大学, 電気通信研究所, 助手 (50323118)
木村 康男  東北大学, 電気通信研究所, 助手 (40312673)
庄子 大生  東北大学, 電気通信研究所, 助手 (30312672)
遠田 義晴  東北大学, 電気通信研究所, 助手 (20232986)
研究期間 (年度) 1998 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
12,100千円 (直接経費: 12,100千円)
2000年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
1999年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
1998年度: 8,200千円 (直接経費: 8,200千円)
キーワード半導体 / 赤外分光 / 多重内部反射 / 表面汚染 / 有機物 / インライン・モニタ / 大口径ウェーハ / シリコン / インライン・モニタリング
研究概要

半導体ウェーハ表面のクリーンテクノロジーにおける最大の問題は有機汚染であると言われている。有機汚染したウェーハ表面に酸化膜を形成した場合、酸化膜の絶縁性の劣化をもたらすからである。この問題を解決するためには、この有機汚染を高感度でかつ高速に検出して、表面清浄化プロセスにフィードバックする必要がある。そこで本研究は、超高速・高感度Siウェーハ表面有機汚染インライン診断装置を開発することを目的とした。測定法としては多重内部反射型の赤外反射分光を用いた。3年間に渡る研究の結果、以下の成果が得られた。
(1)診断装置試作機の設計・製作
(1)赤外集光系(2)赤外分光光度計(3)試料(ウェーハ)ステージより成る試作機を製作した。この装置に、UVランプで表面の有機汚染を除去できる機能を取り付けた。
(2)汚染量の検出限界、適合ウェーハサイズの精密評価
Siウェーハの有機汚染源として注目されているDOP(ジオクチルフタレート)を用いて、検出限界を定量的に見積った。その結果、検出限界は炭素原子数換算にして10^<10>原子数/cm^2であることが分かった。この検出限界は、電子デバイスの性能に有意な影響を与える臨界汚染濃度の1ないし2桁低いことが分かった。また、赤外線の透過度はウェーハの口径より、端面形状に大きく依存することを確かめた。赤外線が端面のどの位置から入射するかによって、検出感度にも影響を与えることが分かった。
以上、3年間の実験で得られた結果から、超高速・高感度Siウェーハ表面有機汚染インライン診断装置は極めて実用性が高いことが判明した。今後、実際の生産ラインへ導入する場合には、(1)赤外干渉計(分光装置)を小型化すること、(2)ウェーハ端面への入射を自動制御すること、(3)ウェーハ表面汚染の局所分析を可能にすること、(4)赤外光の高感度検出を可能にする方法を検討すること、などが必要である。

報告書

(4件)
  • 2000 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (20件)

  • [文献書誌] Yasuo Kimura et al.: "Initial stages of porous Si formation on Si surfaces investigated by infrared spectroscopy"Applied Surface Science. (印刷中). (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 高柳史一 ら: "多重内部反射赤外分光法による環境計測"電気学会論文誌. (印刷中). (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Michio Niwano et al.: "In-situ Infrared Observation of Etching and Oxidation Processes at Si Surface in NH_4F Solution"Journal of the Electrochemical Society. 147. 1555-1559 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 庭野道夫 ら: "300mmシリコンウエハ表面の有機汚染インライン・モニタリング"M&E(工業調査会). 27・1. 180-186 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Michiaki Endo et al.: "Infrared monitoring system for the detection of organic contamination on a 300mm Si wafer"Applied Physics Letters. 75・4. 519-521 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Michiaki Endo et al.: "Infrared monitoring of hydrocarbons on 300-mm Si wafers"Precision Science and Technology for Perfect Surfaces. 480-484 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yasuo Kimura et al.: "Initial stages of porous Si formation on Si surfaces investigated by infrared spectroscopy"Applied Surface Science. (in press). (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takayanagi et al.: "Monitoring of environmental contaminants by multiple-internal-reflection infrared spectroscopy"Trans. of The Institute of Electrical Engineers of Japan. (in press)(in Japanese). (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Michio Niwano et al.: "In-situ Infrared Observation of Etching and Oxidation Processes at Si Surface in NH4F Solution"Journal of the lectrochemical Society. Vol.147, No.2. 1555-1559 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Michio Niwano et al.: "In-line monitoring of organic contaminants on 300-mm Si wafer surfaces"M&E,(Kogyo-Tyosakai). Vol.27, No.1 (in Japanese). 180-186 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Michiaki Endo et al.: "Infrared monitoring system for the detection of organic contamination on a 300 mm Si wafer"Applied Physics Letters. Vol.75, No.4. 519-521 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Michiaki Endo et al.: "Infrared monitoring of hydrocarbons on 300-mm Si wafers"Precision Science and Technology for Perfect Surfaces. 480-484 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yasuo Kimura et al.: "Initial stages of porous Si formation on Si surfaces investigated by infrared spectroscopy"Applied Surface Science. (印刷中).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Michio Niwano et al.: "In-situ Infrared Observation of Etching and Oxidation Processes at Si Surface in NH_4F Solution"Journal of the Electrochemical Society. 147. 1555-1559 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Michiaki Endo et al.: "Infrared monitoring system for the detection of organic contamination on a 300 mm Si wafer"Applied Physics Letters. 75-10. 519-521 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Michiaki Endo et al.: "Infrared monitoring of hydrocarbons on 300-mm Si wafers"Proc.Precision Sci.& Technol.for Perfect Surfaces. 480-484 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 庭野道夫 他: "300mmシリコンウェハ表面の有機汚染インライン・モニタリング"M&E (Electronics Equipment Engineering). 1. 180-186 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Michio Niwano,Miyako Terashi,and Jyun-ko Kuge: "Hydrogen adsorption and desorption on Si(100)and Si(111)surfaces investigated by in-situ surface infrared spectroscopy" Surface Science. (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] M.Terashi,J.Kuge,M.Shinohara,D.Shoji,and M.Niwano: "Hydrogen adsorption and desorption processes on Si(100)" Applied Surface Science. 130-132. 260-265 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] M.Niwano,M.Terashi,Masanori Shinohara,and Daisei Shoji: "Oxidation processes on H_2O-chemisorbed Si(100)surface studied by in-situ infrared spectroscopy" Surface Science. 401. 364-370 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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