クリーンルーム中の分子汚染発生状況をリアルタイムに観測- FUJITSU Japan


[ PRESS RELEASE ]	2002-0013 平成14年1月18日株式会社富士通研究所広島大学株式会社朝日工業社

クリーンルーム中の分子汚染発生状況をリアルタイムに観測

株式会社富士通研究所(社長 : 藤崎道雄、本社 : 川崎市)は、広島大学(工学部奥山喜久夫教授、島田学助教授)とクリーンルームメーカーである株式会社朝日工業社(社長 : 高須康有、本社 : 東京都港区浜松町)と共同で、最先端半導体の動作不良の原因となる半導体ウエハの分子汚染(*1)の発生原因を特定し、その削減対策に有効なリアルタイムモニタ技術を開発いたしました。

今回開発した技術を用いると、今までリアルタイムで観測できなかった半導体クリーンルーム中の酸やアルカリ等の汚染物質を、「いつ、どこから、どのように発生しているか」特定できるようになります。

なお、本技術の詳細は、4月20日から早稲田大学で開催される空気清浄学会にて発表する予定です。

【開発の背景】

近年の最先端半導体デバイスは、微細化の進展と新材料の採用により、分子汚染による動作不良の発生が深刻になってきており、デバイスの製造環境や半導体ウエハの保管中の分子汚染を低減する必要性が高まっています。

従来、半導体製造プロセスに影響を及ぼす分子汚染物質を測定するには、空気中の汚染物質を数10分間集めて分析するか、クリーンルーム中に半導体ウエハを数日間放置して、付着した汚染物質を分析するしかありませんでした。そのため、汚染状況が判明するまで非常に時間がかかり、汚染発生状況を正確に把握することが不可能でした。

そのため、分子汚染の発生場所やタイミングを正確に把握できるリアルタイムの観測技術の開発が望まれていました。

【開発した技術】

今回開発したのは、半導体ウエハと同じ材料の表面を持った水晶振動子に汚染物質が付着することで、発振周波数が微妙に変化するのを検出する小型・高感度なQuartz Crystal Microbalance(QCM)技術(*2)と、小型センサ本体(図1)、および測定データの解析技術(図2、3)です。

その特長は、以下の通りです。

今まで不可能であったクリーンルーム中の分子汚染濃度変化がリアルタイムに観測できるので、汚染発生を即座に知ることができる。
1台の測定装置に、長さ10mのセンサケーブルを5本接続でき、広範囲にわたる汚染発生状況を一度に観測できるので、汚染の発生場所特定が容易になる。
センサ本体が小型なので、既存の製造装置でも容易に組み込むことができる。

本技術を用いた、最先端半導体工場のクリーンルームでの1年半にわたる評価測定実験の結果、ウエハ表面に付着する分子汚染量が、1平方センチあたり約1ナノグラム(10億分の1グラム)という高感度で長期間安定に観測できることがわかりました。また、半導体製造装置の稼動状態に同期して、周囲に分子汚染を飛散させている状況を正確に観測することができました(図3)。

今後、広島大学と共同で汚染物質がセンサ表面にどのように付着、脱落するかといった挙動解析を進め、2002年末ごろをめどに製品化する予定です。

【用語解説または注釈】

*1 : 分子汚染: クリーンルーム空気中に含まれている有機物や酸・アルカリ性のガス状物質が半導体ウエハ表面に付着することです。この汚染によって特性低下や動作不良が発生します。
*2 : QCM(Quartz Crystal Microbalance)技術: 水晶振動子の発振周波数の変化量から、表面に付着した物質の重量を測定する技術で、非常に高感度な測定が可能です。

	図1 小型センサ本体 (30mmφ×40mm)
	図2 解析装置全景
	図3 解析事例

[図2、図3はクリックすると拡大表示されます]

以上

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