半導体デバイス製造工程の汚染評価方法
【課題】製造装置に加工を施すことなく、半導体デバイス製造工程での汚染微粒子の発生度合いを評価できるようにする。
【解決手段】汚染評価方法には、半導体デバイス製造工程中の所定の工程の前の段階でワークの表面の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定する第１測定ステップＳＴ２と、前記所定の工程を通されたワークの表面の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定する第２測定ステップＳＴ３と、第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３での測定結果に基づいて、前記所定の工程での汚染微粒子の発生度合いを評価する評価ステップＳＴ４と、が含まれている。
【解決手段】汚染評価方法には、半導体デバイス製造工程中の所定の工程の前の段階でワークの表面の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定する第１測定ステップＳＴ２と、前記所定の工程を通されたワークの表面の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定する第２測定ステップＳＴ３と、第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３での測定結果に基づいて、前記所定の工程での汚染微粒子の発生度合いを評価する評価ステップＳＴ４と、が含まれている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス製造工程の汚染評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に開示されているように、シリコンウエハ等の基板表面にレーザ光を照射し、基板表面の汚染微粒子による散乱光から生ずる散乱リングの歪みを観察することによって、基板表面の汚染状況を検出する技術が知られている。汚染微粒子によるレーザ散乱光を検出するレーザ散乱光検出法は、例えば下記非特許文献１にも開示されている。
【０００３】
また、下記特許文献２及び３には、チャンバー内の気体中のパーティクルをパーティクル計測装置で計測する技術が開示されている。例えば、特許文献２では、チャンバー内の気体を排気する排気管にパーティクル計測装置を設置し、排気管内を流れる気体中のパーティクル数を計測するようにしている。
【０００４】
また、下記特許文献４には、端面発塵抑制処理を施したウエハの表面パーティクル数を、当該処理を施していないウエハの表面パーティクル数と比較することで、当該処理の効果を検証する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２４８６１７号公報
【特許文献２】特開２００１−５９８０８号公報
【特許文献３】特開２００５−３１７９００号公報
【特許文献４】特開２００３−２３０５２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「次世代半導体デバイス製造を支える最先端半導体ウエーハ表面洗浄技術」、ソニー半導体技術情報誌ＣＸ−ＰＡＬ ｖｏｌ．６０（２００４年４月号）、「平成２０年１０月１６日検索」、インターネット＜ＵＲＬ；http://www.sony.co.jp/Products/SC-HP/cx_pal/vol60/pdf/featuring.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記したレーザ散乱光検出法によって基板表面の汚染状況を検出する方法では、基板表面に付着した汚染微粒子の測定をすることはできるが、製造工程の汚染状況、すなわち、製造工程で発生する汚染微粒子の発生度合いを評価することはできない。
【０００８】
また、特許文献２及び３に開示された計測方法では、気体中のパーティクル数を直接計測することができるが、チャンバー等にパーティクル計測装置を設置するための加工を施さなくてはならないという問題がある。
【０００９】
また、特許文献４に開示された方法では、端面発塵抑制処理の有無による効果の差を検証できるだけであり、製造工程での汚染微粒子の発生度合いの評価をすることはできない。
【００１０】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、製造装置に加工を施すことなく、半導体デバイス製造工程での汚染微粒子の発生度合いを評価できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するため、本発明は、半導体デバイス製造工程中の所定の工程での汚染微粒子の発生度合いを評価する方法であって、前記所定の工程の前の段階でワークの表面の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定する第１測定ステップと、前記所定の工程を通された前記ワークの表面の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定する第２測定ステップと、前記第１測定ステップ及び前記第２測定ステップでの測定結果に基づいて、前記所定の工程での汚染微粒子の発生度合いを評価する評価ステップと、が含まれている半導体デバイス製造工程の汚染評価方法である。
【００１２】
本発明では、半導体デバイス製造工程中の所定の製造工程における前段階と後段階のそれぞれにおいて、ワーク表面の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定し、その比較結果から前記所定の工程における汚染微粒子の発生度合いを評価するので、チャンバー等に加工を施すことなく製造工程における汚染度合いを評価することができる。
【００１３】
ここで、前記第１測定ステップ及び前記第２測定ステップでは、プローブの先端部を振動させながら、前記ワークがセットされたワーク台に対する前記プローブの相対的な位置を変え、前記汚染微粒子に対するプローブ先端部の接触又は近接に伴う当該先端部の振動変化に応じて前記汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定するようにしてもよい。
【００１４】
この態様では、汚染微粒子の測定を行う第１測定ステップ及び第２測定ステップにおいて、プローブの先端部の振動変化から汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定するので、レーザ照射装置等の大型で高価な装置を使うことなく汚染微粒子を測定することができる。
【００１５】
前記第１測定ステップ及び前記第２測定ステップには、ワーク表面が露点以下になるようにワーク雰囲気の冷却を行う結露誘起ステップと、プローブの先端部を振動させながら、前記ワークがセットされたワーク台に対する前記プローブの相対的な位置を変え、ワーク表面上の露に対するプローブ先端部の接触又は近接に伴う当該先端部の振動変化に応じて前記露の形状に関する特性値を導出する露形状導出ステップと、経過時間に伴う前記露の形状に関する特性値の変化割合に基づいて、結露の核となる汚染微粒子の形状に関する特性値を測定する導出ステップと、が含まれていてもよい。
【００１６】
この態様では、汚染微粒子の形状を直接測定するのではなく、汚染微粒子を核として成長した露の形状に関する特性値の変化割合に基づいて汚染微粒子の形状を導出するので、汚染微粒子の粒径が３０ｎｍ以下の場合であっても、粒径が３０ｎｍを超える露について測定することで、汚染微粒子の粒径を測定することが可能となる。このため、第１測定ステップ及び第２測定ステップでの測定精度を向上することができる。
【００１７】
また、前記第１測定ステップ及び前記第２測定ステップでは、粒径３０ｎｍ以下の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を導出可能であることが好ましい。
【００１８】
この態様において、前記第１測定ステップの前に、粒径が３０ｎｍを超える汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定可能な方法で、前記ワークの表面の汚染微粒子を測定する予備測定ステップと、前記予備測定ステップで測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値と、前記第１測定ステップで測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値とを比較する比較ステップと、が含まれているのが好ましい。
【００１９】
この態様では、ワーク表面の汚染微粒子のうち粒径が３０ｎｍを超える汚染微粒子については、予備測定ステップと第１測定ステップの双方において形状及び分布に関する特性値が得られ、比較ステップにおいて両ステップでの測定結果を比較するので、粒径が３０ｎｍ以下の汚染微粒子についても測定が可能な第１測定ステップでの測定精度の検証を、粒径３０ｎｍ超の汚染微粒子について行うことができる。
【００２０】
この態様において、前記比較ステップにおいて、前記予備測定ステップで測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値と、前記第１測定ステップで測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値との相関関係を導出するのが好ましい。
【００２１】
また、前記予備測定ステップで得られた測定値が所定の条件を満足しない場合には、当該測定値が得られたワークを前記第１測定ステップでの測定対象から除外するのが好ましい。
【００２２】
この態様では、汚染微粒子が所定の条件を満足する形状及び分布に関する特性値を示したワークによって、前記所定の工程での汚染度合いを評価することができるので、評価精度が低下することを抑止することができる。
【００２３】
また、前記第１測定ステップでは、前記ワークとして、表面の汚染度合いが既知の評価用ワークを使用してもよい。この態様では、評価精度を向上することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、製造装置に加工を施すことなく、半導体デバイス製造工程での汚染微粒子の発生度合いを評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体デバイス製造工程の汚染評価方法を概略的に示すフロー図である。
【図２】本発明の実施形態において、前記汚染評価方法の第１測定ステップ及び第２測定ステップで使用される測定装置を示す図である。
【図３】前記測定装置の変位測定部及びＺ軸変位機構の構成を説明するための概略図である。
【図４】前記測定装置のＸ軸及びＹ軸変位機構の構成を説明するための概略図である。
【図５】前記測定装置の制御系統を示すブロック図である。
【図６】プローブと汚染微粒子又はワークとの接触又は近接の検出を説明するための特性図である。
【図７】本発明の第２実施形態において、前記汚染評価方法の第１測定ステップ及び第２測定ステップで使用される測定装置を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る測定装置の制御系統を示すブロック図である。
【図９】表示部に表示された露の画像の一例を説明するための図である。
【図１０】図９におけるＸ−Ｘ線における露の形状を説明するための概念図である。
【図１１】図７におけるＸＩ−ＸＩ線における露の形状を説明するための概念図である。
【図１２】導出処理部の行う処理を説明するための図である。
【図１３】第２実施形態の変形例に係る測定装置の概略構成を示す図である。
【図１４】その他の実施形態による融合成長データ除外処理を説明するための図である。
【図１５】本発明のその他の実施形態における光学系を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は、本第１実施形態に係る半導体デバイス製造工程の汚染評価方法を概略的に示す図である。この半導体デバイス製造工程の汚染評価方法（以下、単に汚染評価方法）は、半導体デバイスを製造するための各種工程のうちの所定の工程における汚染微粒子の発生度合いを評価するための方法である。この汚染評価方法には、予備測定ステップＳＴ１と、第１測定ステップＳＴ２と、第２測定ステップＳＴ３と、評価ステップＳＴ４と、比較ステップＳＴ５とが含まれている。
【００２８】
第１測定ステップＳＴ２は、前記所定の工程に導入される前のワークの表面に付着している汚染微粒子の特性値を測定するステップであり、第２測定ステップＳＴ３は、当該所定の工程を通過したワークの表面の汚染微粒子の特性値を測定するステップである。第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３は、何れもシアフォース法（詳細は後述する）によって汚染微粒子の特性値を測定する。また、評価ステップＳＴ４は、第１測定ステップＳＴ２で測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値と、第２測定ステップＳＴ３で測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値とを比較し、この比較結果に基づいて、前記所定の工程における汚染微粒子の発生度合いを評価するステップである。ワークとしては、例えば半導体ウエハを例示することができる。形状及び分布に関する測定値とは、汚染微粒子の形状、汚染微粒子の分布等に関する特性値であり、例えば粒径の平均値、粒径の分散、微粒子の分布密度、微粒子の分布状況等を例示することができる。
【００２９】
予備測定ステップＳＴ１は、第１測定ステップＳＴ２で測定対象となるワークについて、第１測定ステップＳＴ２に先立ち、第１測定ステップＳＴ２での測定方法とは異なる方法でワーク表面の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定するステップである。また、比較ステップＳＴ５は、第１測定ステップＳＴ２による測定結果の検証を行うためのステップであり、予備測定ステップＳＴ１で測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値と、第１測定ステップＳＴ２で測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値とを比較する。
【００３０】
図２は、第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３においてシアフォース法によって汚染微粒子の特性値を測定するために使用される汚染微粒子測定装置（以下、単に測定装置という）１０を示している。この測定装置１０は、ワーク表面に付着した汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定可能なものであり、装置本体１２と試験制御部１４とを備えている。装置本体１２は、ワークＷをセットするためのワーク台１６と、プローブ１８と、プローブ１８の先端部を振動させる励振部２０と、直交３軸方向においてワーク台１６に対するプローブ１８の相対的位置を変えさせる変位機構２２と、を備えている。
【００３１】
変位機構２２は、図３及び図４に示すように、ワーク台１６を水平面内のＸ軸方向に移動させるためのＸ軸変位機構２３と、ワーク台１６を水平面内のＹ軸方向（Ｘ軸方向と直交する方向）に移動させるためのＹ軸変位機構２４と、プローブ１８を垂直方向に移動させるためのＺ軸変位機構２５とを有する。
【００３２】
Ｚ軸変位機構２５は、Ｚ軸ステージ２７を基台２９に固定されたスタンド３０に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に移動させるためのものであり、粗調整機構２５ａと微調整機構２５ｂとを有する。粗調整機構２５ａは、例えば、モータ駆動方式の駆動機構であり、Ｚ軸ドライバ３２（図５参照）によって駆動される。図略のモータを駆動させることでＺ軸ステージ２７をＺ軸方向に移動させる。微調整機構２５ｂは、ＰＺＴ系圧電セラミクスを用いた圧電アクチュエータを有しており、この圧電アクチュエータは、例えば高電圧増幅器によって構成されるＺ軸ドライバ３２によって駆動される。この圧電アクチュエータは、例えば送り幅を１００ｎｍとして駆動させることにより、ｎｍ精度で変位量を制御することができる。
【００３３】
Ｙ軸変位機構２４は、Ｙ軸ステージ３６をＹ軸方向に移動させるための機構であり、図４に示すように、粗調整機構２４ａと微調整機構２４ｂとを有する。粗調整機構２４ａは、例えば、モータ駆動方式の駆動機構であり、Ｙ軸ドライバ３３（図５参照）によって駆動される。図略のモータを駆動させることでＹ軸ステージ３６をＹ軸方向に移動させる。微調整機構２４ｂは、ＰＺＴ系圧電セラミクスを用いた圧電アクチュエータを有している。この圧電アクチュエータは、基台２９に設置されており、例えば高電圧増幅器によって構成されるＹ軸ドライバ３３によって駆動される。圧電アクチュエータを駆動することにより、Ｙ軸ステージ３６をＹ軸方向に移動させることができる。この圧電アクチュエータは、例えば送り幅を１００ｎｍとして駆動させることにより、ｎｍ精度で変位量を制御することができる。
【００３４】
Ｘ軸変位機構２３は、Ｘ軸ステージであるワーク台１６をＸ軸方向に移動させるための機構であり、粗調整機構２３ａと微調整機構２３ｂとを有する。粗調整機構２３ａは、例えば、モータ駆動方式の駆動機構であり、Ｘ軸ドライバ３４（図５参照）によって駆動される。図略のモータを駆動させることでワーク台１６をＹ軸ステージ３６に対してＸ軸方向に移動させる。微調整機構２３ｂは、ＰＺＴ系圧電セラミクスを用いた圧電アクチュエータを有している。この圧電アクチュエータは、Ｙ軸ステージ３６に設置されており、例えば高電圧増幅器によって構成されるＸ軸ドライバ３４によって駆動される。圧電アクチュエータを駆動することにより、Ｙ軸ステージ３６上でワーク台１６をＸ軸方向に移動させることができる。これにより、ワーク台１６は、基台２９に対してＸ軸方向及びＹ軸方向の任意の位置に移動可能である。この圧電アクチュエータは、例えば送り幅を１００ｎｍとして駆動させることにより、ｎｍ精度で変位量を制御することができる。
【００３５】
前記プローブ１８は、図２に示すように、下方に向かって延びるように上端部で前記Ｚ軸ステージ２７に固定されている。プローブ１８の下端部（先端部）は、先鋭化されていて、容易に撓む。
【００３６】
前記励振部２０は、水晶振動子５５を有する。水晶振動子５５の形状は限定されるものではないが、本実施形態では、例えば音叉のように２つの対称な突起を有する音叉型の水晶振動子５５として構成されている。水晶振動子５５は、振動子固定部５７を介してＺ軸ステージ２７に固定されている。そして、水晶振動子５５の突起にプローブ１８が接触している。
【００３７】
水晶振動子５５の２つの突起間の間隔は、例えば約０．２ｍｍであり、プローブ１８の水晶振動子５５に接触する部分での直径は、例えば１２５μｍである。プローブ１８は、例えば光ファイバから作ることができ、例えば直径が約１０μｍのコアと、直径が約１２５μｍのクラッドからなる。光ファイバを溶融延伸することにより、先端部が尖鋭化され、先端部の直径は例えば１００ｎｍ以下にテーパ状に加工されている。
【００３８】
水晶振動子５５は２つの電極５５ａ，５５ｂを備えており、一方の電極５５ａは、試験制御部１４に含まれる電流検出器５８（図５参照）に接続され、他方の電極５５ｂは試験制御部１４に含まれる信号発生器５６（図５参照）に接続されている。電極５５ａ，５５ｂ間に交流信号、例えば正弦波信号を印加すると、水晶振動子５５の有する圧電効果によって水晶振動子５５の突起が振動する。水晶振動子５５を振動させると、これに接触しているプローブ１８もあわせて振動させることができる。特に水晶振動子５５の共振周波数又はその近傍の周波数をもつ信号を印加したときに振幅は大きくなる。
【００３９】
図５に示すように、電流検出器５８には、信号発生器５６の出力信号の一部を分岐して得られる参照信号が接続される。電流検出器５８から出力された信号は、後述の演算装置５９に入力される。
【００４０】
前記試験制御部１４は、汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を演算によって導出可能なものであり、図５に示すように、前記Ｘ軸ドライバ３４と、前記Ｙ軸ドライバ３３と、前記Ｚ軸ドライバ３２と、前記信号発生器５６と、前記電流検出器５８と、変位測定部６１と、演算装置５９と、入力装置７０と、出力装置７１とを備えている。
【００４１】
変位測定部６１は、ワーク台１６に対するプローブ１８の相対変位量を測定するものである。変位測定部６１は、直交３軸方向におけるワーク台１６に対するプローブ１８の相対変位量を測定するためのものであり、Ｙ軸ステージ３６に対するワーク台１６のＸ軸方向の変位量を測定するＸ軸方向測定部６１ａと、基台２９に対するＹ軸ステージ３６のＹ軸方向の変位量を測定するＹ軸方向測定部６１ｂと、基台２９に対するプローブ１８のＺ軸方向変位を測定するＺ軸方向測定部６１ｃと、を有する。
【００４２】
Ｘ軸方向測定部６１ａは、超精密測長器によって構成されており、図３に示すように、Ｙ軸ステージ３６に固定された固定側部６１ｅと、ワーク台１６に固定された遊走側部６１ｆとからなり、Ｘ軸方向におけるこれらの相対変位量からＸ軸方向の移動量を測定する。Ｙ軸方向測定部６１ｂ及びＺ軸方向測定部６１ｃも同様に超精密測長器によって構成されている。すなわち、Ｙ軸方向測定部６１ｂは、基台２９に固定された固定側部６１ｇと、Ｙ軸ステージ３６に固定された遊走側部６１ｈとを有する。またＺ軸方向測定部６１ｃは、スタンド３０に固定された固定側部６１ｉと、Ｚ軸ステージ２７に固定された遊走側部６１ｊとを有する。
【００４３】
入力装置７０には、キーボード、外部メモリ等が含まれ、入力装置７０は、演算装置５９に対する指令を入力可能に構成されている。出力装置７１には、表示部、プリンタ等が含まれ、出力装置７１は、演算装置５９による演算結果等を出力可能に構成されている。
【００４４】
演算装置５９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなり、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより所定の機能を発揮する。演算装置５９の機能には、少なくとも、相対変位量導出部６３と、判定部６０と、測定部６２と、解析部６６と、プローブ制御部６７と、が含まれる。
【００４５】
相対変位量導出部６３は、変位測定部６１の測定結果を用い、ワーク台１６を基準とするプローブ１８の相対変位量を導出する。プローブ制御部６７は、相対変位量導出部６３によって導出されたプローブ１８の相対変位量に基づいて、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ドライバ３４，３３，３２に信号を出力する。これにより、プローブ１８は、目標位置に正確に制御される。
【００４６】
判定部６０は、プローブ１８の先端部の振動に応じてプローブ１８の先端部とワークＷ又は汚染微粒子との接触又は近接を判定する。測定部６２は、判定部６０によるプローブ１８とワークＷ又は汚染微粒子との接触又は近接の有無及び相対変位量導出部６３によって測定された相対変位量に基づいて、ワーク表面上の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定する。なお、上記の「接触」とは、プローブ１８の先端部が実際に汚染微粒子等に接触した場合をいい、「近接」とは、実際には汚染微粒子等に接触していないものの、プローブ１８の先端部が、汚染微粒子等との相互作用によってプローブ１８の振幅が変化する程度に汚染微粒子等と所定範囲内まで近接した場合をいう。
【００４７】
判定部６０は、プローブ１８の先端部の振幅の変化からプローブ１８とワークＷ又は汚染微粒子との接触又は近接を判定する。その原理を図６を参照しながら説明する。プローブ１８の先端部が被測定ワークＷの表面から十分はなれているときには、プローブ１８が振動するときの振幅は一定値を保つ（図６中のＡ領域）。一方、プローブ１８の先端部が汚染微粒子の表面に接触又は所定範囲内に近接するとプローブ１８の振幅は減衰する（図６中のＢ領域）。これは、プローブ１８の先端部が汚染微粒子の表面からせん断力（シア・フォース）を受けるためと解される。この振幅の減衰は非常に急峻であるため、この振幅変化の検出により、プローブ１８先端部と汚染微粒子の上面との接触又は近接を検出することができる。さらに、プローブ１８の先端部がワークＷの表面に接触又は所定範囲内に近接するとプローブ１８の振動の振幅はさらに減衰する（図６のＤ領域）。この振幅減衰まではプローブ１８の振幅は一定値を保つ（図６中のＣ領域）。このＤ領域での振幅減衰も非常に急峻であるので、この振幅変化の検出により、プローブ１８先端部とワーク表面との接触又は近接を検出できる。ただし、Ｃ領域では、プローブ１８が汚染微粒子の中に入り込んだ状態となるため、実際の測定では、プローブ１８を保護する観点から、Ｃ領域に入ったことが検知されたときに、プローブ制御部６７がプローブ１８を戻すように制御を行うようにしてもよい。
【００４８】
測定部６２は、Ｂ領域からＤ領域までのプローブ１８の変位量から汚染微粒子の高さを導出する。また測定部６２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における複数個所で汚染微粒子の高さ（又は上面位置）を測定し、これらを連続点として測定結果を統計処理することにより汚染微粒子の形状を導出する。汚染微粒子の形状を導出するには、例えば、接触又は近接が検知されたときの座標データ（ｘ、ｙ、ｚ）を順次記憶していき、これら座標データから回帰曲面を演算して粒径を導出することが可能である。そして、ワークＷの表面の所定範囲に亘って多数の汚染微粒子の検出を行うことにより、汚染微粒子の分布及び付着密度を演算することができる。この測定では、粒径３０ｎｍ以下の汚染微粒子についても形状に関する値を測定することが可能である。なお、測定部６２は、ワーク表面の位置を予め記憶しておき、Ｂ領域にあるプローブ１８の位置と、記憶されたワーク表面の位置との差分に基づいて、汚染微粒子の高さを導出するようにしてもよい。こうすれば、プローブ１８の先端部がＣ領域に入ったことが検知された時点でプローブ１８を戻す制御を行ったとしても、汚染微粒子の高さを導出することができるようになる。この場合でも、１つの汚染微粒子に対して複数位置で繰り返し測定を行うことにより、汚染微粒子についての形状に関する測定値を導出することができる。
【００４９】
なお、露の形状は、３次元形状として特定してもよく、あるいは水平面内の２次元形状として特定してもよい。２次元形状として特定する場合には、粒径で汚染微粒子の形状を規定することができる。粒径は回帰計算によって算出してもよく、あるいは所定方向の汚染微粒子の幅を複数個所測定しておいて、そのうちの最大幅を採用してもよい。
【００５０】
また、試験制御部１４が指示するＺ軸変位量データとＺ軸変位機構２５で変位する実際の変位量との関係を予め校正しておくことによって、試験制御部１４が指示するＺ軸変位量データにより、実際のＺ軸方向の変位量を取得することができる。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向についても同様である。
【００５１】
解析部６６には、測定部６２によって測定された汚染微粒子の形状をワーク表面の傾きに応じて補正する補正処理部６６ａと、画像処理部６６ｂとが含まれている。補正処理部６６ａは、ワーク表面が基準平面に対して傾斜している場合に、その傾斜角度に応じて粒径を補正する処理を行う。基準平面は、Ｚ軸方向に垂直な方向の平面であり、予め記憶されているものである。一方、ワーク表面は、プローブ１８の先端部とワーク表面との接触・近接位置（Ｚ軸方向）を複数取得し、それを平均化したものである。補正処理部６６ａは、基準平面とワーク表面とのなす角度θを演算し、測定部６２が導出した粒径を補正する。なお、プローブ１８がＣ領域に達したことが検知されたときに、プローブ１８を戻す動作を実行する場合には、補正処理部６６ａを省略した構成としてもよい。
【００５２】
画像処理部６６ｂは、出力装置７１の表示部に汚染微粒子の画像を表示するための処理を行う制御部である。表示部には、ＸＹ平面内での汚染微粒子の形状の二次元表示をするとともに、Ｚ軸方向の高さを色分けする等の処理を行うことができる。
【００５３】
第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３では、以上説明した構成の測定装置１０を用いて汚染微粒子の測定を行う。この測定ステップでは、ワーク台１６にワークＷをセットし、Ｘ軸変位機構２３及びＹ軸変位機構２４を駆動することによりワーク台１６を所定の位置にセットする。そして、水晶振動子５５によってプローブ１８の先端部を振動させながらＺ軸変位機構２５によりプローブ１８を降下させる。これにより、ワークＷがセットされたワーク台１６に対するプローブ１８のＺ軸方向の位置が変わる。そして、プローブ１８の先端部が汚染微粒子の表面又はワークＷの表面と接触又は近接すると、前述したようにプローブ１８の振幅が急激に変化するので、この振幅変化が発生するまでのプローブ１８の移動量に基づいて、汚染微粒子の高さを導出し、これをＸ軸方向及びＹ軸方向の複数個所で繰返し測定することにより、汚染微粒子の形状及び分布を測定する。
【００５４】
なお、第１測定ステップＳＴ２と第２測定ステップＳＴ３では、測定対象となるワークＷが前記所定の工程に導入される前のものか、後のものかという違いがあるだけで、全く同じ方法で測定が行われる。また、第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３では、ワークＷの同じ個所を複数回繰り返して測定し、その平均値を算出するようにしてもよい。
【００５５】
次に、前記評価ステップＳＴ４では、同一のワークＷに対し、第１測定ステップＳＴ２で取得された形状及び分布に関する特性値と第２測定ステップＳＴ３で取得された形状及び分布に関する特性値とを比較する。そして、この比較結果に基づいて、前記所定の工程の汚染度合いを評価する。すなわち、両ステップＳＴ２，ＳＴ３で得られた形状及び分布に関する特性値のうち、例えば粒径の平均値の差分、微粒子の分布密度の差分を導出し、その導出データをそのまま出力することにより汚染度合いの評価値としてもよい。あるいは、例えば工程の汚染度合いをランク分けしておいて、導出データをランクによる評価値で出力するようにしてもよい。
【００５６】
一方、前記予備測定ステップＳＴ１では、前記測定装置１０を用いないで汚染微粒子の測定を行う。この予備測定ステップＳＴ１では、粒径が３０ｎｍを超える汚染微粒子の測定が可能な方法で行われ、この測定方法としては、例えばレーザ散乱光検出法等の公知の種々の方法を採用することができる。レーザ散乱光検出法は、ワークＷにレーザ光を照射して、汚染微粒子による散乱光を受光部で検出することにより、ワークＷ表面の汚染微粒子の粒径及び分布を測定する方法であり、測定精度が高い。この方法の場合には、例えば波長２６６ｎｍのレーザ光を用いることができ、波長が２６６ｎｍであれば、粒径３０ｎｍの微粒子の測定が可能である。
【００５７】
この予備測定ステップＳＴ１において得られた形状及び分布に関する特性値についての測定値が所定の条件を満たさなかった場合には、その測定値が得られたワークについては、第１測定ステップＳＴ２での測定対象から除外される。所定の条件を満たさない場合とは、例えば、付着した汚染微粒子の分布密度が閾値よりも高いような場合である。分布密度が高いものを除外することにより、汚染微粒子で汚染されたワークＷで汚染度合いの評価を行うことが防止される。なお、予備測定ステップＳＴ１において、汚染微粒子による汚染度合いが所定範囲内に抑えられたワークＷ、言い換えると表面の汚染度合いが既知の評価用ワークを使用するようにしてもよい。
【００５８】
前記比較ステップＳＴ５では、レーザ散乱光検出法（予備測定ステップＳＴ１）によって測定された汚染微粒子の粒径及び分布と、シアフォース法（第１測定ステップＳＴ２）によって測定された汚染微粒子の粒径及び分布との比較を行う。すなわち、比較ステップＳＴ５においては、ワーク表面の所定の場所における両者の汚染微粒子の分布を比較するとともに、その場所での両者の汚染微粒子の平均粒径を比較する。粒径が３０ｎｍを越える微粒子については、２つの方法で粒径及び分布を測定することができるため、シアフォース法によって測定された値をレーザ散乱光検出法のように測定精度が既知である方法によって測定された値と比較することにより、第１測定ステップＳＴ２で測定された汚染微粒子の粒径及び分布に関する特性値についての検証を行うことができる。したがって、汚染評価の妥当性を随時評価することができる。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態によれば、半導体デバイス製造工程中の所定の製造工程における前段階と後段階のそれぞれにおいて、ワーク表面の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定し、その比較結果から前記所定の工程における汚染微粒子の発生度合いを評価するので、チャンバー等に加工を施すことなく製造工程における汚染度合いを評価することができる。
【００６０】
また本実施形態では、汚染微粒子の測定を行う第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３において、プローブ１８の先端部の振動変化から汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定するので、レーザ照射装置等の大型で高価な装置を使うことなく汚染微粒子を測定することができる。
【００６１】
また本実施形態では、ワーク表面の汚染微粒子のうち粒径が３０ｎｍを超える汚染微粒子については、予備測定ステップＳＴ１と第１測定ステップＳＴ２の双方において形状及び分布に関する特性値が得られ、比較ステップＳＴ５において両ステップＳＴ１，ＳＴ２での測定結果を比較するので、粒径が３０ｎｍ以下の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値が測定可能な第１測定ステップＳＴ２での測定精度の検証を、粒径３０ｎｍ超の汚染微粒子について行うことができる。
【００６２】
さらに、予備測定ステップＳＴ１での測定値と第１測定ステップＳＴ２での測定値との相関関係を示す関数等を導出するので、粒径が３０ｎｍ以下の汚染微粒子についても第１測定ステップＳＴ２の測定精度の検証が可能となる。また、粒径が３０ｎｍを超える汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定可能な方法による予備測定ステップＳＴ１の測定結果から、粒径が３０ｎｍ以下の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を推定することが可能となる。
【００６３】
また本実施形態では、予備測定ステップＳＴ１における測定結果が所定範囲に収まるワークのみを第１測定ステップＳＴ２での測定対象とするので、評価精度が低下することを抑止することができる。
【００６４】
（第２実施形態）
第１実施形態では、第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３において、プローブ先端部が汚染微粒子と接触又は近接したことを検出し、この検出に基づいて汚染微粒子の形状及び分布を測定するようにした。これに対し、第２実施形態では、第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３において、ワークＷを結露環境下に置いてワーク表面上に結露を発生させ、汚染微粒子を核として成長した露の形状及び分布を測定して、この露の形状及び分布から汚染微粒子の形状及び分布を求めるようにしている。以下、具体的に説明する。
【００６５】
図７に示すように、測定装置１０のワーク台１６には、ワークＷを収納可能な測定空間Ｓを有する測定槽４０が設けられている。測定槽４０はワーク台１６に設置されているため、ワーク台１６とともに水平方向に移動する。測定槽４０の上面には、プローブ１８を挿通させる開口４０ａが設けられている。そして、プローブ１８の下端部は測定空間Ｓ内に配置されている。なお、図示省略しているが、測定槽４０には、ワークＷの出し入れができるように開閉扉が設けられている。また、測定槽４０は、ワーク台１６に設置される構成に限られるものではない。測定槽４０は、例えばワーク台１６を包囲するように設けられていてもよい。
【００６６】
測定空間Ｓ内には、空調部４２によって所定の温湿度に調整された空気が流通する。空調部４２は、空気の温湿度を所定の温湿度に調整するとともに、この調整された空気を給気通路４１を通して測定空間Ｓ内に導入する。測定空間Ｓ内の空気は排気通路４３を通して空調部４２に戻されるため、測定時には測定空間Ｓ内の空気が常時流通する。
【００６７】
測定装置１０には、測定空間Ｓ内の温度を検出する周囲温度検出部としての周囲温度センサ４４と、測定空間Ｓ内の湿度を検出する周囲湿度検出部としての周囲湿度センサ４５と、が設けられ、これらセンサ４４，４５の検出信号は、試験制御部１４に入力される。試験制御部１４には、温湿度測定部４７（図８参照）が設けられており、温湿度測定部４７は、センサ４４，４５からの検出信号に応じて、測定空間Ｓ内の温度及び湿度を導出する。試験制御部１４の演算装置５９には、その一機能として環境制御部４６が含まれており、環境制御部４６は、温湿度測定部４７によって導出された温度及び湿度に基づいて、空調部４２を制御する。つまり、環境制御部４６は、センサ４４，４５からの検出結果に基づいて、測定空間Ｓ内の温度が所定の温度及び湿度になるように空調部４２を制御する。なお、空調部４２は、除湿空気又は加熱空気を供給可能であり、ワークＷを乾燥させて再測定の準備を行うことも可能である。
【００６８】
装置本体１２は、ワーク表面で結露を生じさせる結露誘起手段として、冷却機構４８を有している。冷却機構４８は、ワーク表面が露点以下になるようにワークＷを冷却するものである。具体的に、冷却機構４８は、図８に示すように、ワーク表面を冷却する冷却部５０と、ワーク表面の温度を検出するワーク温度検出部としてのワーク温度センサ５１と、ワーク表面の温度が所定の温度になるように冷却部５０を制御するワーク温度制御部５２と、を有する。本第２実施形態では、冷却部５０は、ペルチエ素子の吸熱部によって構成されており、図７に示すようにワーク台１６に載置されている。ワーク温度制御部５２は、試験制御部１４の演算装置５９の一機能として含まれているものであり、ワーク温度センサ５１の検出結果に基づいてペルチエ素子へ印加する電圧を制御する。なお、冷却機構４８は、ペルチエ素子を有する構成に限られるものではない。例えば、熱媒体を導入可能に構成された冷却板を用い、この冷却板内に熱媒体を導入して冷却板の温度を調整する機構等を例示することができる。
【００６９】
演算装置５９の機能には、少なくとも、相対変位量導出部６３と、判定部６０と、測定部６２と、解析部６６と、プローブ制御部６７とが含まれる。解析部６６には、補正処理部６６ａと、画像処理部６６ｂと、導出処理部６６ｃと、が含まれる。
【００７０】
判定部６０によるＢ領域（図６）での判定は、第１実施形態と異なり、プローブ１８と露との接触又は近接の判定となる。すなわち、プローブ１８の先端部がワークＷの表面から十分に離れた状態では、プローブ１８の先端部の振幅は一定値を維持し（図６中のＡ領域）、この状態から振幅が減衰したときに（図６中のＢ領域）、プローブ１８の先端部が露の表面に接触又は近接したと判定する。つまり、ワーク表面上には汚染微粒子を核として成長した露が存在し、プローブ１８の先端部がこの露に接触又は近接すると振幅が変化する。そして、プローブ１８の先端部が更にワークＷに近づいて図６のＤ領域に達すると、判定部６０は、ワーク表面位置（露の下面位置）が検出されたと判定する。なお、プローブ１８の先端部がＣ領域に入ったことが検知されたときに、プローブ制御部６７がプローブ１８を戻すように制御を行うようにしてもよい。ただし、この場合には、露の下面位置を導出できないことになるので、測定部６２は、露の上面位置のみを導出することになり、露の下面位置は、予め設定されたワーク表面位置で代用することとなる。
【００７１】
測定部６２は、Ｂ領域までのプローブ１８の変位量に基づいて露の上面位置を導出するとともにＤ領域までのプローブ１８の変位量に基づいて露の下面を導出する。これをＸ軸方向及びＹ軸方向の複数個所で行う。そして、これらの測定結果を連続点として統計処理することにより露の上面及び下面を表す関数を導出する。
【００７２】
測定部６２は、測定された露の上面についての位置情報を統計処理して露の形状に関する特性値（例えば粒径等）を導出するとともに、露の下面（ワーク表面）が基準平面に対して傾斜している場合に、その傾斜角度に応じて露の幅（又は粒径）を補正する処理を行う。
【００７３】
粒径の導出に際しては、露の上面についての位置情報を連続点として統計処理することにより、露の形状を表す関数を導出する。この処理は露ごとに行われる。そして、図９に示すように、予め設定された所定の方向における最大幅を粒径として導出する。なお、露の粒径の導出に際しては、測定データから露の最大幅を有する方向を特定し、その方向における露の幅を粒径として導出するようにしてもよい。
【００７４】
前記基準平面は、Ｚ軸方向に垂直な方向の平面であり、予め記憶されているものである。一方、露の下面（ワーク表面）は、プローブ１８の先端部とワーク表面との接触位置又は近接位置（Ｚ軸方向）を複数測定して平均化したものである。
【００７５】
補正処理部６６ａは、基準平面とワーク表面とのなす角度θを演算し、測定部６２が導出した粒径を補正する。補正処理部６６ａは、図１０に示すように、基準平面とワーク表面とのなす角度θを演算し、実測された粒径ｄ１を以下の関係式
ｄ２＝ｄ１／ｃｏｓθ
を用いて補正し、粒径ｄ２を導出する。なお、図１０は、図９におけるＸ−Ｘ線上の露を例示したものである。また、図１１に示すように、ワーク表面が基準平面と一致していれば、粒径ｄ１が補正後の粒径として導出される。なお、図１１は、図９におけるＸＩ−ＸＩ線上の露を例示したものである。
【００７６】
なお、露の形状は、３次元形状として特定してもよく、あるいは水平面内の２次元形状として特定してもよい。
【００７７】
導出処理部６６ｃは、露の粒径の時間経過に伴う変化割合から露の核、すなわち汚染微粒子の大きさを導出する導出手段として機能する。導出処理部６６ｃは、露の成長度合いを導出するとともに、その成長度合いから汚染微粒子の大きさを導出する。すなわち、導出処理部６６ｃは、粒径測定を所定時間ごとに繰返し行い、図１２に示すように、経過時間と粒径とを関連付けて記憶する。そして、導出処理部６６ｃは、粒径が経過時間に対して比例的に変化（１次相関）するものとして変化割合を導出し、この変化割合から結露開始時点の粒径を導出する。導出処理部６６ｃは、この結露開始時点での粒径を核となり得る汚染微粒子の大きさとして導出する。この導出は、露ごとに行われる。結露開始時点としては、例えば、周囲温度センサ４４によって測定された測定槽４０内の温度、及び周囲湿度センサ４５によって測定された測定槽４０内の湿度により、測定槽４０内の空気が露点に到達したと判定される時点を採用することができる。あるいは、既知粒径の微粒子がワーク表面に付着された標準試料を用いて、露点到達時間から結露が開始する時間までの間隔を実験又は解析によって予め求めておき、露点到達時間をこの間隔で補正して得られた時点を結露開始時点としてもよい。
【００７８】
また、導出処理部６６ｃは、露ごとに粒径の変化割合を導出するが、このとき最小の変化割合を示す露に対して一定の閾値以上の変化割合を示す露のデータについては破棄する。すなわち、露の成長時には、露が単独で成長する独立成長と、隣接した露同士が互いに融合して成長する融合成長とが見られる。融合成長の場合には、粒径が段階的に大きくなるため、経過時間に対して１次回帰直線を求めるとすれば、結露開始時点での粒径を正しく求めることはできない。一方で、融合成長の場合の粒径の成長速度を１次回帰によって求めた場合には、独立成長の場合の成長速度の３倍程度となる知見が得られている。このため、粒径の成長速度を１次回帰によって求めた場合に、最小の変化割合の露に対して一定の閾値以上の変化割合を示す露については、融合成長の場合である可能性が高いこととなる。このため、このような成長割合を示す露のデータを導出対象又は測定結果から除外することにより、核の大きさの推定精度を向上させる。なお、前記の閾値としては、例えば「２」が採用される。例えば図１２では、「Ａ」の露の傾きを１としたときに「Ｂ」の露では、傾きが２．８となっているので、融合成長としてデータ破棄される。また図中の外挿値とは、結露開始時点での粒径、すなわち汚染微粒子の粒径を意味している。
【００７９】
また、破棄データの有無により、融合成長の有無が判定できる。したがって、破棄データの有無を図外の表示部に表示する等して、融合成長の有無を判断し易くすれば、再測定時に冷却速度、測定時間間隔等を設定し直すことにより、融合しない条件で測定することも可能となる。
【００８０】
画像処理部６６ｂは、図外の表示部に、導出された露の形状の画像を表示したり、図１２に示すように経過時間と粒径との相関を示す表やグラフを表示したりするための処理を行う制御部である。表示部には、図９に示すように、ＸＹ平面内での露の形状の二次元表示をするとともに、Ｚ軸方向の高さを色分けする処理が行われて表示される。
【００８１】
ここで、第２実施形態による第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３における測定手順について説明する。
【００８２】
まず、ワーク台１６にワークＷをセットし、測定槽４０内を所定の温度及び湿度に調整する。その後、ペルチエ素子を駆動してワークＷを冷却する。このときワーク表面が露点以下になるように冷却を行う（結露誘起ステップ）。これに伴い、ワーク表面では結露が生ずる。この結露は、汚染微粒子を核として成長する。
【００８３】
次に、ワーク表面上の露の粒径を導出する（露形状導出ステップ）。具体的には、Ｘ軸変位機構２３及びＹ軸変位機構２４を駆動することによりワーク台１６を所定の位置にセットし、水晶振動子５５によってプローブ１８の先端部を振動させながらＺ軸変位機構２５によりプローブ１８を降下させる。これにより、ワークＷがセットされたワーク台１６に対するプローブ１８のＺ軸方向の位置が変わる。そして、プローブ１８の先端部が露の表面と接触又は近接すると、前述したようにプローブ１８の振幅が急激に変化するので、この振幅変化に基づいて、露表面までのプローブ１８の移動量から露の上面位置及び下面位置を導出する。これをＸ軸方向及びＹ軸方向の複数個所で繰返し行い、上面についての位置情報を統計処理することにより、露の粒径を導出する。このとき、下面位置に関する位置情報に基づいて、露の粒径の補正を行う。
【００８４】
次に、経過時間に伴う粒径の変化割合に基づいて、結露の核となり得る汚染微粒子の大きさを導出する（導出ステップ）。この導出ステップでは、経過時間に対する粒径の変化割合が最小のものに対して例えば２倍以上の変化割合を示すものについては、データを破棄する。これにより、独立成長の露についての成長速度のみが使用されて、結露開始時点の粒径が導出される。この導出された粒径が汚染微粒子の粒径として図外の表示器に表示される。
【００８５】
第２実施形態では、汚染微粒子の形状を直接測定するのではなく、汚染微粒子を核として成長した露の粒径を測定するとともに、粒径の変化割合に基づいて汚染微粒子の形状を導出している。このため、汚染微粒子の粒径が３０ｎｍ以下の場合であっても、粒径が３０ｎｍを超える露について測定することで、汚染微粒子の測定をすることができるので、第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３での測定精度を向上することができる。
【００８６】
所定の閾値以上の成長度合いを示す露については、露同士が融合して成長したもの（融合成長）であると推測される。このため、第２実施形態のように、所定の閾値以上の成長度合いを示すデータを除外すれば、露が単独で成長する（独立成長）ときの成長度合いを求めることができるので、露の核の大きさを精度よく求めることができる。
【００８７】
第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、他の測定方法による検証が可能となっている。このため、露の粒径が３０ｎｍを超え、測定精度が確保される場合であっても、さらなる検証を行うことにより、測定値を保証することができる。
【００８８】
なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、前記各実施形態ではワーク台１６がＹ軸ステージ３６上に設置される構成について説明したが、これに代え、ワーク台１６が基台２９に固定されるとともに、プローブ１８を支持するスタンド３０がＸ軸方向及びＹ軸方向に可動するように設けられる構成としてもよい。この構成では、プローブ１８が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となる。
【００８９】
また、前記各実施形態では、プローブ１８がＺ軸方向に移動可能な構成としたが、これに代え、プローブ１８がスタンド３０に対して固定されるとともに、ワーク台１６がＺ軸ステージにも支持されることでＺ軸方向に移動可能な構成としてもよい。この構成では、ワーク台１６が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となる。
【００９０】
また、第２実施形態では、補正処理部６６ａが露の下面（ワーク表面）と基準平面との傾斜角度に応じて粒径を補正するようにしたが、ワーク表面の平坦度が確保されている場合等には、粒径を補正する制御を省略することも可能である。
【００９１】
また、第２実施形態では、スタンド３０、Ｚ軸ステージ２７、水晶振動子５５が測定槽４０の外側に配設される構成としたが、これに代え、図１３に示すように、測定槽４０内にスタンド３０、Ｚ軸ステージ２７、水晶振動子５５、プローブ１８が収納される構成としてもよい。図７の構成では、測定空間Ｓの容積を小さくすることができるので、測定空間Ｓ内の温度湿度の変化を早くすることができる。一方、図１３の構成では、測定槽４０にプローブ１８を挿通させる開口４０ａを設ける必要がなくなるので、測定槽４０内を気密状に構成し易くなる。
【００９２】
また、第２実施形態では、冷却部５０がペルチエ素子の吸熱部によって構成される例を説明したが、これに限られるものではない。例えば、冷却部５０が冷却空気をワークＷに接触させるように冷却空気を供給する冷風供給部である冷却空気供給機構（図示省略）を有する構成としてもよい。この態様では、冷却空気が流通する冷風路がワーク台１６に設けられ、この冷風路の上面にワーク保持部（図示省略）が設けられる構成となる。このワーク保持部は、例えばパンチ孔が設けられていて、ワークＷが冷却空気によって直接冷却されるようにしてもよい。
【００９３】
また、第２実施形態では、融合成長の有無を判断する基準として、１次回帰によって得られた粒径の成長速度の傾き（回帰直線の傾き）が最小の傾きの回帰直線に対して所定の閾値以上の変化割合を示すかどうかを基準としたが、これに限られるものではない。すなわち、回帰直線の傾きを基準とするのではなく、隣接２データ間の傾きで判断するようにしてもよい。例えば図１４には、１次回帰直線の傾きが最小となっている露の変化割合を示す回帰直線Ａと、これよりは傾きの大きな回帰直線Ｂとを示している。回帰直線Ａの傾きに対する回帰直線Ｂの傾きは例えば１．５である。このため、回帰直線Ｂについては、前記の閾値未満となっている。この回帰直線Ｂの基データとなる露に関し、互いに隣接するデータＢ１とデータＢ２を結ぶ線分の傾きが例えば３になっているものがある場合には、この露については融合成長があったとして導出対象から除外する。この除外タイミングとしては、データが得られる毎に前回のデータとの差から傾きを導出し、所定の閾値以上の変化割合が発生した時点で導出対象から除外するようにしてもよく（スキップ処理）、あるいは、一連の測定が終了した後に、最終データを破棄することによって測定結果から除外するようにしてもよい。
【００９４】
また、前記実施形態の第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３では、プローブ１８の振動から汚染微粒子又は露の表面を検出するようにしたが、これに限られるものではない。例えば、顕微鏡、デジタルマイクロスコープ等の拡大器と、この拡大器によって取得された画像を表示器に表示させる表示制御器と、表示器に表示された画像データから露の粒径を測定するとともに、その変化割合から結露の核となり得る付着物の粒径を導出する画像試験制御部とを有する構成としてもよい。この構成では、画像試験制御部が画像データから汚染微粒子又は露の境界面（周面）を認識し、この境界面から粒径を導出することも可能であり、あるいは、露の境界面（周面）を表示器上で人がポイントできるようにして、２点間の距離から粒径を導出するようにしてもよい。
【００９５】
また、露の粒径の測定は、いわゆる位相シフト干渉法によって行ってもよい。具体的には、測定装置１０は、図１５に示すように、測定光を出射する光源８３と、光束を分離させるビームスプリッタ８４と、測定光をワークＷの表面（または露の表面）に集光させる第１集光素子８５と、測定光から分離された参照光が照射される参照面８６と、参照光を参照面８６に集光させる第２集光素子８７と、測定光及び参照光の干渉光を検出する光検出器８８と、を有する光学系８９を有する。参照面８６はピエゾ素子（ＰＺＴ）９０によって光軸方向に移動可能となっている。そして、この参照面８６の位置を変えながら干渉光の強度変化を測定し、この強度変化から測定光と参照光との位相差を算出でき、また測定光の波長を加味することにより、露の表面位置（露の厚み）が得られ、この測定を光軸とは直交する方向に複数個所で行うことにより、露の表面が連続面であるとして、露の形状を算出することができる。そして、この露の形状から露の粒径を導出することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１６ ワーク台
１８ プローブ
ＳＴ１ 予備測定ステップ
ＳＴ２ 第１測定ステップ
ＳＴ３ 第２測定ステップ
ＳＴ４ 評価ステップ
ＳＴ５ 比較ステップ
Ｗ ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス製造工程の汚染評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に開示されているように、シリコンウエハ等の基板表面にレーザ光を照射し、基板表面の汚染微粒子による散乱光から生ずる散乱リングの歪みを観察することによって、基板表面の汚染状況を検出する技術が知られている。汚染微粒子によるレーザ散乱光を検出するレーザ散乱光検出法は、例えば下記非特許文献１にも開示されている。
【０００３】
また、下記特許文献２及び３には、チャンバー内の気体中のパーティクルをパーティクル計測装置で計測する技術が開示されている。例えば、特許文献２では、チャンバー内の気体を排気する排気管にパーティクル計測装置を設置し、排気管内を流れる気体中のパーティクル数を計測するようにしている。
【０００４】
また、下記特許文献４には、端面発塵抑制処理を施したウエハの表面パーティクル数を、当該処理を施していないウエハの表面パーティクル数と比較することで、当該処理の効果を検証する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２４８６１７号公報
【特許文献２】特開２００１−５９８０８号公報
【特許文献３】特開２００５−３１７９００号公報
【特許文献４】特開２００３−２３０５２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「次世代半導体デバイス製造を支える最先端半導体ウエーハ表面洗浄技術」、ソニー半導体技術情報誌ＣＸ−ＰＡＬ ｖｏｌ．６０（２００４年４月号）、「平成２０年１０月１６日検索」、インターネット＜ＵＲＬ；http://www.sony.co.jp/Products/SC-HP/cx_pal/vol60/pdf/featuring.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記したレーザ散乱光検出法によって基板表面の汚染状況を検出する方法では、基板表面に付着した汚染微粒子の測定をすることはできるが、製造工程の汚染状況、すなわち、製造工程で発生する汚染微粒子の発生度合いを評価することはできない。
【０００８】
また、特許文献２及び３に開示された計測方法では、気体中のパーティクル数を直接計測することができるが、チャンバー等にパーティクル計測装置を設置するための加工を施さなくてはならないという問題がある。
【０００９】
また、特許文献４に開示された方法では、端面発塵抑制処理の有無による効果の差を検証できるだけであり、製造工程での汚染微粒子の発生度合いの評価をすることはできない。
【００１０】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、製造装置に加工を施すことなく、半導体デバイス製造工程での汚染微粒子の発生度合いを評価できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するため、本発明は、半導体デバイス製造工程中の所定の工程での汚染微粒子の発生度合いを評価する方法であって、前記所定の工程の前の段階でワークの表面の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定する第１測定ステップと、前記所定の工程を通された前記ワークの表面の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定する第２測定ステップと、前記第１測定ステップ及び前記第２測定ステップでの測定結果に基づいて、前記所定の工程での汚染微粒子の発生度合いを評価する評価ステップと、が含まれている半導体デバイス製造工程の汚染評価方法である。
【００１２】
本発明では、半導体デバイス製造工程中の所定の製造工程における前段階と後段階のそれぞれにおいて、ワーク表面の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定し、その比較結果から前記所定の工程における汚染微粒子の発生度合いを評価するので、チャンバー等に加工を施すことなく製造工程における汚染度合いを評価することができる。
【００１３】
ここで、前記第１測定ステップ及び前記第２測定ステップでは、プローブの先端部を振動させながら、前記ワークがセットされたワーク台に対する前記プローブの相対的な位置を変え、前記汚染微粒子に対するプローブ先端部の接触又は近接に伴う当該先端部の振動変化に応じて前記汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定するようにしてもよい。
【００１４】
この態様では、汚染微粒子の測定を行う第１測定ステップ及び第２測定ステップにおいて、プローブの先端部の振動変化から汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定するので、レーザ照射装置等の大型で高価な装置を使うことなく汚染微粒子を測定することができる。
【００１５】
前記第１測定ステップ及び前記第２測定ステップには、ワーク表面が露点以下になるようにワーク雰囲気の冷却を行う結露誘起ステップと、プローブの先端部を振動させながら、前記ワークがセットされたワーク台に対する前記プローブの相対的な位置を変え、ワーク表面上の露に対するプローブ先端部の接触又は近接に伴う当該先端部の振動変化に応じて前記露の形状に関する特性値を導出する露形状導出ステップと、経過時間に伴う前記露の形状に関する特性値の変化割合に基づいて、結露の核となる汚染微粒子の形状に関する特性値を測定する導出ステップと、が含まれていてもよい。
【００１６】
この態様では、汚染微粒子の形状を直接測定するのではなく、汚染微粒子を核として成長した露の形状に関する特性値の変化割合に基づいて汚染微粒子の形状を導出するので、汚染微粒子の粒径が３０ｎｍ以下の場合であっても、粒径が３０ｎｍを超える露について測定することで、汚染微粒子の粒径を測定することが可能となる。このため、第１測定ステップ及び第２測定ステップでの測定精度を向上することができる。
【００１７】
また、前記第１測定ステップ及び前記第２測定ステップでは、粒径３０ｎｍ以下の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を導出可能であることが好ましい。
【００１８】
この態様において、前記第１測定ステップの前に、粒径が３０ｎｍを超える汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定可能な方法で、前記ワークの表面の汚染微粒子を測定する予備測定ステップと、前記予備測定ステップで測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値と、前記第１測定ステップで測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値とを比較する比較ステップと、が含まれているのが好ましい。
【００１９】
この態様では、ワーク表面の汚染微粒子のうち粒径が３０ｎｍを超える汚染微粒子については、予備測定ステップと第１測定ステップの双方において形状及び分布に関する特性値が得られ、比較ステップにおいて両ステップでの測定結果を比較するので、粒径が３０ｎｍ以下の汚染微粒子についても測定が可能な第１測定ステップでの測定精度の検証を、粒径３０ｎｍ超の汚染微粒子について行うことができる。
【００２０】
この態様において、前記比較ステップにおいて、前記予備測定ステップで測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値と、前記第１測定ステップで測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値との相関関係を導出するのが好ましい。
【００２１】
また、前記予備測定ステップで得られた測定値が所定の条件を満足しない場合には、当該測定値が得られたワークを前記第１測定ステップでの測定対象から除外するのが好ましい。
【００２２】
この態様では、汚染微粒子が所定の条件を満足する形状及び分布に関する特性値を示したワークによって、前記所定の工程での汚染度合いを評価することができるので、評価精度が低下することを抑止することができる。
【００２３】
また、前記第１測定ステップでは、前記ワークとして、表面の汚染度合いが既知の評価用ワークを使用してもよい。この態様では、評価精度を向上することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、製造装置に加工を施すことなく、半導体デバイス製造工程での汚染微粒子の発生度合いを評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体デバイス製造工程の汚染評価方法を概略的に示すフロー図である。
【図２】本発明の実施形態において、前記汚染評価方法の第１測定ステップ及び第２測定ステップで使用される測定装置を示す図である。
【図３】前記測定装置の変位測定部及びＺ軸変位機構の構成を説明するための概略図である。
【図４】前記測定装置のＸ軸及びＹ軸変位機構の構成を説明するための概略図である。
【図５】前記測定装置の制御系統を示すブロック図である。
【図６】プローブと汚染微粒子又はワークとの接触又は近接の検出を説明するための特性図である。
【図７】本発明の第２実施形態において、前記汚染評価方法の第１測定ステップ及び第２測定ステップで使用される測定装置を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る測定装置の制御系統を示すブロック図である。
【図９】表示部に表示された露の画像の一例を説明するための図である。
【図１０】図９におけるＸ−Ｘ線における露の形状を説明するための概念図である。
【図１１】図７におけるＸＩ−ＸＩ線における露の形状を説明するための概念図である。
【図１２】導出処理部の行う処理を説明するための図である。
【図１３】第２実施形態の変形例に係る測定装置の概略構成を示す図である。
【図１４】その他の実施形態による融合成長データ除外処理を説明するための図である。
【図１５】本発明のその他の実施形態における光学系を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は、本第１実施形態に係る半導体デバイス製造工程の汚染評価方法を概略的に示す図である。この半導体デバイス製造工程の汚染評価方法（以下、単に汚染評価方法）は、半導体デバイスを製造するための各種工程のうちの所定の工程における汚染微粒子の発生度合いを評価するための方法である。この汚染評価方法には、予備測定ステップＳＴ１と、第１測定ステップＳＴ２と、第２測定ステップＳＴ３と、評価ステップＳＴ４と、比較ステップＳＴ５とが含まれている。
【００２８】
第１測定ステップＳＴ２は、前記所定の工程に導入される前のワークの表面に付着している汚染微粒子の特性値を測定するステップであり、第２測定ステップＳＴ３は、当該所定の工程を通過したワークの表面の汚染微粒子の特性値を測定するステップである。第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３は、何れもシアフォース法（詳細は後述する）によって汚染微粒子の特性値を測定する。また、評価ステップＳＴ４は、第１測定ステップＳＴ２で測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値と、第２測定ステップＳＴ３で測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値とを比較し、この比較結果に基づいて、前記所定の工程における汚染微粒子の発生度合いを評価するステップである。ワークとしては、例えば半導体ウエハを例示することができる。形状及び分布に関する測定値とは、汚染微粒子の形状、汚染微粒子の分布等に関する特性値であり、例えば粒径の平均値、粒径の分散、微粒子の分布密度、微粒子の分布状況等を例示することができる。
【００２９】
予備測定ステップＳＴ１は、第１測定ステップＳＴ２で測定対象となるワークについて、第１測定ステップＳＴ２に先立ち、第１測定ステップＳＴ２での測定方法とは異なる方法でワーク表面の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定するステップである。また、比較ステップＳＴ５は、第１測定ステップＳＴ２による測定結果の検証を行うためのステップであり、予備測定ステップＳＴ１で測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値と、第１測定ステップＳＴ２で測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値とを比較する。
【００３０】
図２は、第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３においてシアフォース法によって汚染微粒子の特性値を測定するために使用される汚染微粒子測定装置（以下、単に測定装置という）１０を示している。この測定装置１０は、ワーク表面に付着した汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定可能なものであり、装置本体１２と試験制御部１４とを備えている。装置本体１２は、ワークＷをセットするためのワーク台１６と、プローブ１８と、プローブ１８の先端部を振動させる励振部２０と、直交３軸方向においてワーク台１６に対するプローブ１８の相対的位置を変えさせる変位機構２２と、を備えている。
【００３１】
変位機構２２は、図３及び図４に示すように、ワーク台１６を水平面内のＸ軸方向に移動させるためのＸ軸変位機構２３と、ワーク台１６を水平面内のＹ軸方向（Ｘ軸方向と直交する方向）に移動させるためのＹ軸変位機構２４と、プローブ１８を垂直方向に移動させるためのＺ軸変位機構２５とを有する。
【００３２】
Ｚ軸変位機構２５は、Ｚ軸ステージ２７を基台２９に固定されたスタンド３０に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に移動させるためのものであり、粗調整機構２５ａと微調整機構２５ｂとを有する。粗調整機構２５ａは、例えば、モータ駆動方式の駆動機構であり、Ｚ軸ドライバ３２（図５参照）によって駆動される。図略のモータを駆動させることでＺ軸ステージ２７をＺ軸方向に移動させる。微調整機構２５ｂは、ＰＺＴ系圧電セラミクスを用いた圧電アクチュエータを有しており、この圧電アクチュエータは、例えば高電圧増幅器によって構成されるＺ軸ドライバ３２によって駆動される。この圧電アクチュエータは、例えば送り幅を１００ｎｍとして駆動させることにより、ｎｍ精度で変位量を制御することができる。
【００３３】
Ｙ軸変位機構２４は、Ｙ軸ステージ３６をＹ軸方向に移動させるための機構であり、図４に示すように、粗調整機構２４ａと微調整機構２４ｂとを有する。粗調整機構２４ａは、例えば、モータ駆動方式の駆動機構であり、Ｙ軸ドライバ３３（図５参照）によって駆動される。図略のモータを駆動させることでＹ軸ステージ３６をＹ軸方向に移動させる。微調整機構２４ｂは、ＰＺＴ系圧電セラミクスを用いた圧電アクチュエータを有している。この圧電アクチュエータは、基台２９に設置されており、例えば高電圧増幅器によって構成されるＹ軸ドライバ３３によって駆動される。圧電アクチュエータを駆動することにより、Ｙ軸ステージ３６をＹ軸方向に移動させることができる。この圧電アクチュエータは、例えば送り幅を１００ｎｍとして駆動させることにより、ｎｍ精度で変位量を制御することができる。
【００３４】
Ｘ軸変位機構２３は、Ｘ軸ステージであるワーク台１６をＸ軸方向に移動させるための機構であり、粗調整機構２３ａと微調整機構２３ｂとを有する。粗調整機構２３ａは、例えば、モータ駆動方式の駆動機構であり、Ｘ軸ドライバ３４（図５参照）によって駆動される。図略のモータを駆動させることでワーク台１６をＹ軸ステージ３６に対してＸ軸方向に移動させる。微調整機構２３ｂは、ＰＺＴ系圧電セラミクスを用いた圧電アクチュエータを有している。この圧電アクチュエータは、Ｙ軸ステージ３６に設置されており、例えば高電圧増幅器によって構成されるＸ軸ドライバ３４によって駆動される。圧電アクチュエータを駆動することにより、Ｙ軸ステージ３６上でワーク台１６をＸ軸方向に移動させることができる。これにより、ワーク台１６は、基台２９に対してＸ軸方向及びＹ軸方向の任意の位置に移動可能である。この圧電アクチュエータは、例えば送り幅を１００ｎｍとして駆動させることにより、ｎｍ精度で変位量を制御することができる。
【００３５】
前記プローブ１８は、図２に示すように、下方に向かって延びるように上端部で前記Ｚ軸ステージ２７に固定されている。プローブ１８の下端部（先端部）は、先鋭化されていて、容易に撓む。
【００３６】
前記励振部２０は、水晶振動子５５を有する。水晶振動子５５の形状は限定されるものではないが、本実施形態では、例えば音叉のように２つの対称な突起を有する音叉型の水晶振動子５５として構成されている。水晶振動子５５は、振動子固定部５７を介してＺ軸ステージ２７に固定されている。そして、水晶振動子５５の突起にプローブ１８が接触している。
【００３７】
水晶振動子５５の２つの突起間の間隔は、例えば約０．２ｍｍであり、プローブ１８の水晶振動子５５に接触する部分での直径は、例えば１２５μｍである。プローブ１８は、例えば光ファイバから作ることができ、例えば直径が約１０μｍのコアと、直径が約１２５μｍのクラッドからなる。光ファイバを溶融延伸することにより、先端部が尖鋭化され、先端部の直径は例えば１００ｎｍ以下にテーパ状に加工されている。
【００３８】
水晶振動子５５は２つの電極５５ａ，５５ｂを備えており、一方の電極５５ａは、試験制御部１４に含まれる電流検出器５８（図５参照）に接続され、他方の電極５５ｂは試験制御部１４に含まれる信号発生器５６（図５参照）に接続されている。電極５５ａ，５５ｂ間に交流信号、例えば正弦波信号を印加すると、水晶振動子５５の有する圧電効果によって水晶振動子５５の突起が振動する。水晶振動子５５を振動させると、これに接触しているプローブ１８もあわせて振動させることができる。特に水晶振動子５５の共振周波数又はその近傍の周波数をもつ信号を印加したときに振幅は大きくなる。
【００３９】
図５に示すように、電流検出器５８には、信号発生器５６の出力信号の一部を分岐して得られる参照信号が接続される。電流検出器５８から出力された信号は、後述の演算装置５９に入力される。
【００４０】
前記試験制御部１４は、汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を演算によって導出可能なものであり、図５に示すように、前記Ｘ軸ドライバ３４と、前記Ｙ軸ドライバ３３と、前記Ｚ軸ドライバ３２と、前記信号発生器５６と、前記電流検出器５８と、変位測定部６１と、演算装置５９と、入力装置７０と、出力装置７１とを備えている。
【００４１】
変位測定部６１は、ワーク台１６に対するプローブ１８の相対変位量を測定するものである。変位測定部６１は、直交３軸方向におけるワーク台１６に対するプローブ１８の相対変位量を測定するためのものであり、Ｙ軸ステージ３６に対するワーク台１６のＸ軸方向の変位量を測定するＸ軸方向測定部６１ａと、基台２９に対するＹ軸ステージ３６のＹ軸方向の変位量を測定するＹ軸方向測定部６１ｂと、基台２９に対するプローブ１８のＺ軸方向変位を測定するＺ軸方向測定部６１ｃと、を有する。
【００４２】
Ｘ軸方向測定部６１ａは、超精密測長器によって構成されており、図３に示すように、Ｙ軸ステージ３６に固定された固定側部６１ｅと、ワーク台１６に固定された遊走側部６１ｆとからなり、Ｘ軸方向におけるこれらの相対変位量からＸ軸方向の移動量を測定する。Ｙ軸方向測定部６１ｂ及びＺ軸方向測定部６１ｃも同様に超精密測長器によって構成されている。すなわち、Ｙ軸方向測定部６１ｂは、基台２９に固定された固定側部６１ｇと、Ｙ軸ステージ３６に固定された遊走側部６１ｈとを有する。またＺ軸方向測定部６１ｃは、スタンド３０に固定された固定側部６１ｉと、Ｚ軸ステージ２７に固定された遊走側部６１ｊとを有する。
【００４３】
入力装置７０には、キーボード、外部メモリ等が含まれ、入力装置７０は、演算装置５９に対する指令を入力可能に構成されている。出力装置７１には、表示部、プリンタ等が含まれ、出力装置７１は、演算装置５９による演算結果等を出力可能に構成されている。
【００４４】
演算装置５９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなり、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより所定の機能を発揮する。演算装置５９の機能には、少なくとも、相対変位量導出部６３と、判定部６０と、測定部６２と、解析部６６と、プローブ制御部６７と、が含まれる。
【００４５】
相対変位量導出部６３は、変位測定部６１の測定結果を用い、ワーク台１６を基準とするプローブ１８の相対変位量を導出する。プローブ制御部６７は、相対変位量導出部６３によって導出されたプローブ１８の相対変位量に基づいて、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ドライバ３４，３３，３２に信号を出力する。これにより、プローブ１８は、目標位置に正確に制御される。
【００４６】
判定部６０は、プローブ１８の先端部の振動に応じてプローブ１８の先端部とワークＷ又は汚染微粒子との接触又は近接を判定する。測定部６２は、判定部６０によるプローブ１８とワークＷ又は汚染微粒子との接触又は近接の有無及び相対変位量導出部６３によって測定された相対変位量に基づいて、ワーク表面上の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定する。なお、上記の「接触」とは、プローブ１８の先端部が実際に汚染微粒子等に接触した場合をいい、「近接」とは、実際には汚染微粒子等に接触していないものの、プローブ１８の先端部が、汚染微粒子等との相互作用によってプローブ１８の振幅が変化する程度に汚染微粒子等と所定範囲内まで近接した場合をいう。
【００４７】
判定部６０は、プローブ１８の先端部の振幅の変化からプローブ１８とワークＷ又は汚染微粒子との接触又は近接を判定する。その原理を図６を参照しながら説明する。プローブ１８の先端部が被測定ワークＷの表面から十分はなれているときには、プローブ１８が振動するときの振幅は一定値を保つ（図６中のＡ領域）。一方、プローブ１８の先端部が汚染微粒子の表面に接触又は所定範囲内に近接するとプローブ１８の振幅は減衰する（図６中のＢ領域）。これは、プローブ１８の先端部が汚染微粒子の表面からせん断力（シア・フォース）を受けるためと解される。この振幅の減衰は非常に急峻であるため、この振幅変化の検出により、プローブ１８先端部と汚染微粒子の上面との接触又は近接を検出することができる。さらに、プローブ１８の先端部がワークＷの表面に接触又は所定範囲内に近接するとプローブ１８の振動の振幅はさらに減衰する（図６のＤ領域）。この振幅減衰まではプローブ１８の振幅は一定値を保つ（図６中のＣ領域）。このＤ領域での振幅減衰も非常に急峻であるので、この振幅変化の検出により、プローブ１８先端部とワーク表面との接触又は近接を検出できる。ただし、Ｃ領域では、プローブ１８が汚染微粒子の中に入り込んだ状態となるため、実際の測定では、プローブ１８を保護する観点から、Ｃ領域に入ったことが検知されたときに、プローブ制御部６７がプローブ１８を戻すように制御を行うようにしてもよい。
【００４８】
測定部６２は、Ｂ領域からＤ領域までのプローブ１８の変位量から汚染微粒子の高さを導出する。また測定部６２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における複数個所で汚染微粒子の高さ（又は上面位置）を測定し、これらを連続点として測定結果を統計処理することにより汚染微粒子の形状を導出する。汚染微粒子の形状を導出するには、例えば、接触又は近接が検知されたときの座標データ（ｘ、ｙ、ｚ）を順次記憶していき、これら座標データから回帰曲面を演算して粒径を導出することが可能である。そして、ワークＷの表面の所定範囲に亘って多数の汚染微粒子の検出を行うことにより、汚染微粒子の分布及び付着密度を演算することができる。この測定では、粒径３０ｎｍ以下の汚染微粒子についても形状に関する値を測定することが可能である。なお、測定部６２は、ワーク表面の位置を予め記憶しておき、Ｂ領域にあるプローブ１８の位置と、記憶されたワーク表面の位置との差分に基づいて、汚染微粒子の高さを導出するようにしてもよい。こうすれば、プローブ１８の先端部がＣ領域に入ったことが検知された時点でプローブ１８を戻す制御を行ったとしても、汚染微粒子の高さを導出することができるようになる。この場合でも、１つの汚染微粒子に対して複数位置で繰り返し測定を行うことにより、汚染微粒子についての形状に関する測定値を導出することができる。
【００４９】
なお、露の形状は、３次元形状として特定してもよく、あるいは水平面内の２次元形状として特定してもよい。２次元形状として特定する場合には、粒径で汚染微粒子の形状を規定することができる。粒径は回帰計算によって算出してもよく、あるいは所定方向の汚染微粒子の幅を複数個所測定しておいて、そのうちの最大幅を採用してもよい。
【００５０】
また、試験制御部１４が指示するＺ軸変位量データとＺ軸変位機構２５で変位する実際の変位量との関係を予め校正しておくことによって、試験制御部１４が指示するＺ軸変位量データにより、実際のＺ軸方向の変位量を取得することができる。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向についても同様である。
【００５１】
解析部６６には、測定部６２によって測定された汚染微粒子の形状をワーク表面の傾きに応じて補正する補正処理部６６ａと、画像処理部６６ｂとが含まれている。補正処理部６６ａは、ワーク表面が基準平面に対して傾斜している場合に、その傾斜角度に応じて粒径を補正する処理を行う。基準平面は、Ｚ軸方向に垂直な方向の平面であり、予め記憶されているものである。一方、ワーク表面は、プローブ１８の先端部とワーク表面との接触・近接位置（Ｚ軸方向）を複数取得し、それを平均化したものである。補正処理部６６ａは、基準平面とワーク表面とのなす角度θを演算し、測定部６２が導出した粒径を補正する。なお、プローブ１８がＣ領域に達したことが検知されたときに、プローブ１８を戻す動作を実行する場合には、補正処理部６６ａを省略した構成としてもよい。
【００５２】
画像処理部６６ｂは、出力装置７１の表示部に汚染微粒子の画像を表示するための処理を行う制御部である。表示部には、ＸＹ平面内での汚染微粒子の形状の二次元表示をするとともに、Ｚ軸方向の高さを色分けする等の処理を行うことができる。
【００５３】
第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３では、以上説明した構成の測定装置１０を用いて汚染微粒子の測定を行う。この測定ステップでは、ワーク台１６にワークＷをセットし、Ｘ軸変位機構２３及びＹ軸変位機構２４を駆動することによりワーク台１６を所定の位置にセットする。そして、水晶振動子５５によってプローブ１８の先端部を振動させながらＺ軸変位機構２５によりプローブ１８を降下させる。これにより、ワークＷがセットされたワーク台１６に対するプローブ１８のＺ軸方向の位置が変わる。そして、プローブ１８の先端部が汚染微粒子の表面又はワークＷの表面と接触又は近接すると、前述したようにプローブ１８の振幅が急激に変化するので、この振幅変化が発生するまでのプローブ１８の移動量に基づいて、汚染微粒子の高さを導出し、これをＸ軸方向及びＹ軸方向の複数個所で繰返し測定することにより、汚染微粒子の形状及び分布を測定する。
【００５４】
なお、第１測定ステップＳＴ２と第２測定ステップＳＴ３では、測定対象となるワークＷが前記所定の工程に導入される前のものか、後のものかという違いがあるだけで、全く同じ方法で測定が行われる。また、第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３では、ワークＷの同じ個所を複数回繰り返して測定し、その平均値を算出するようにしてもよい。
【００５５】
次に、前記評価ステップＳＴ４では、同一のワークＷに対し、第１測定ステップＳＴ２で取得された形状及び分布に関する特性値と第２測定ステップＳＴ３で取得された形状及び分布に関する特性値とを比較する。そして、この比較結果に基づいて、前記所定の工程の汚染度合いを評価する。すなわち、両ステップＳＴ２，ＳＴ３で得られた形状及び分布に関する特性値のうち、例えば粒径の平均値の差分、微粒子の分布密度の差分を導出し、その導出データをそのまま出力することにより汚染度合いの評価値としてもよい。あるいは、例えば工程の汚染度合いをランク分けしておいて、導出データをランクによる評価値で出力するようにしてもよい。
【００５６】
一方、前記予備測定ステップＳＴ１では、前記測定装置１０を用いないで汚染微粒子の測定を行う。この予備測定ステップＳＴ１では、粒径が３０ｎｍを超える汚染微粒子の測定が可能な方法で行われ、この測定方法としては、例えばレーザ散乱光検出法等の公知の種々の方法を採用することができる。レーザ散乱光検出法は、ワークＷにレーザ光を照射して、汚染微粒子による散乱光を受光部で検出することにより、ワークＷ表面の汚染微粒子の粒径及び分布を測定する方法であり、測定精度が高い。この方法の場合には、例えば波長２６６ｎｍのレーザ光を用いることができ、波長が２６６ｎｍであれば、粒径３０ｎｍの微粒子の測定が可能である。
【００５７】
この予備測定ステップＳＴ１において得られた形状及び分布に関する特性値についての測定値が所定の条件を満たさなかった場合には、その測定値が得られたワークについては、第１測定ステップＳＴ２での測定対象から除外される。所定の条件を満たさない場合とは、例えば、付着した汚染微粒子の分布密度が閾値よりも高いような場合である。分布密度が高いものを除外することにより、汚染微粒子で汚染されたワークＷで汚染度合いの評価を行うことが防止される。なお、予備測定ステップＳＴ１において、汚染微粒子による汚染度合いが所定範囲内に抑えられたワークＷ、言い換えると表面の汚染度合いが既知の評価用ワークを使用するようにしてもよい。
【００５８】
前記比較ステップＳＴ５では、レーザ散乱光検出法（予備測定ステップＳＴ１）によって測定された汚染微粒子の粒径及び分布と、シアフォース法（第１測定ステップＳＴ２）によって測定された汚染微粒子の粒径及び分布との比較を行う。すなわち、比較ステップＳＴ５においては、ワーク表面の所定の場所における両者の汚染微粒子の分布を比較するとともに、その場所での両者の汚染微粒子の平均粒径を比較する。粒径が３０ｎｍを越える微粒子については、２つの方法で粒径及び分布を測定することができるため、シアフォース法によって測定された値をレーザ散乱光検出法のように測定精度が既知である方法によって測定された値と比較することにより、第１測定ステップＳＴ２で測定された汚染微粒子の粒径及び分布に関する特性値についての検証を行うことができる。したがって、汚染評価の妥当性を随時評価することができる。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態によれば、半導体デバイス製造工程中の所定の製造工程における前段階と後段階のそれぞれにおいて、ワーク表面の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定し、その比較結果から前記所定の工程における汚染微粒子の発生度合いを評価するので、チャンバー等に加工を施すことなく製造工程における汚染度合いを評価することができる。
【００６０】
また本実施形態では、汚染微粒子の測定を行う第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３において、プローブ１８の先端部の振動変化から汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定するので、レーザ照射装置等の大型で高価な装置を使うことなく汚染微粒子を測定することができる。
【００６１】
また本実施形態では、ワーク表面の汚染微粒子のうち粒径が３０ｎｍを超える汚染微粒子については、予備測定ステップＳＴ１と第１測定ステップＳＴ２の双方において形状及び分布に関する特性値が得られ、比較ステップＳＴ５において両ステップＳＴ１，ＳＴ２での測定結果を比較するので、粒径が３０ｎｍ以下の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値が測定可能な第１測定ステップＳＴ２での測定精度の検証を、粒径３０ｎｍ超の汚染微粒子について行うことができる。
【００６２】
さらに、予備測定ステップＳＴ１での測定値と第１測定ステップＳＴ２での測定値との相関関係を示す関数等を導出するので、粒径が３０ｎｍ以下の汚染微粒子についても第１測定ステップＳＴ２の測定精度の検証が可能となる。また、粒径が３０ｎｍを超える汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定可能な方法による予備測定ステップＳＴ１の測定結果から、粒径が３０ｎｍ以下の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を推定することが可能となる。
【００６３】
また本実施形態では、予備測定ステップＳＴ１における測定結果が所定範囲に収まるワークのみを第１測定ステップＳＴ２での測定対象とするので、評価精度が低下することを抑止することができる。
【００６４】
（第２実施形態）
第１実施形態では、第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３において、プローブ先端部が汚染微粒子と接触又は近接したことを検出し、この検出に基づいて汚染微粒子の形状及び分布を測定するようにした。これに対し、第２実施形態では、第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３において、ワークＷを結露環境下に置いてワーク表面上に結露を発生させ、汚染微粒子を核として成長した露の形状及び分布を測定して、この露の形状及び分布から汚染微粒子の形状及び分布を求めるようにしている。以下、具体的に説明する。
【００６５】
図７に示すように、測定装置１０のワーク台１６には、ワークＷを収納可能な測定空間Ｓを有する測定槽４０が設けられている。測定槽４０はワーク台１６に設置されているため、ワーク台１６とともに水平方向に移動する。測定槽４０の上面には、プローブ１８を挿通させる開口４０ａが設けられている。そして、プローブ１８の下端部は測定空間Ｓ内に配置されている。なお、図示省略しているが、測定槽４０には、ワークＷの出し入れができるように開閉扉が設けられている。また、測定槽４０は、ワーク台１６に設置される構成に限られるものではない。測定槽４０は、例えばワーク台１６を包囲するように設けられていてもよい。
【００６６】
測定空間Ｓ内には、空調部４２によって所定の温湿度に調整された空気が流通する。空調部４２は、空気の温湿度を所定の温湿度に調整するとともに、この調整された空気を給気通路４１を通して測定空間Ｓ内に導入する。測定空間Ｓ内の空気は排気通路４３を通して空調部４２に戻されるため、測定時には測定空間Ｓ内の空気が常時流通する。
【００６７】
測定装置１０には、測定空間Ｓ内の温度を検出する周囲温度検出部としての周囲温度センサ４４と、測定空間Ｓ内の湿度を検出する周囲湿度検出部としての周囲湿度センサ４５と、が設けられ、これらセンサ４４，４５の検出信号は、試験制御部１４に入力される。試験制御部１４には、温湿度測定部４７（図８参照）が設けられており、温湿度測定部４７は、センサ４４，４５からの検出信号に応じて、測定空間Ｓ内の温度及び湿度を導出する。試験制御部１４の演算装置５９には、その一機能として環境制御部４６が含まれており、環境制御部４６は、温湿度測定部４７によって導出された温度及び湿度に基づいて、空調部４２を制御する。つまり、環境制御部４６は、センサ４４，４５からの検出結果に基づいて、測定空間Ｓ内の温度が所定の温度及び湿度になるように空調部４２を制御する。なお、空調部４２は、除湿空気又は加熱空気を供給可能であり、ワークＷを乾燥させて再測定の準備を行うことも可能である。
【００６８】
装置本体１２は、ワーク表面で結露を生じさせる結露誘起手段として、冷却機構４８を有している。冷却機構４８は、ワーク表面が露点以下になるようにワークＷを冷却するものである。具体的に、冷却機構４８は、図８に示すように、ワーク表面を冷却する冷却部５０と、ワーク表面の温度を検出するワーク温度検出部としてのワーク温度センサ５１と、ワーク表面の温度が所定の温度になるように冷却部５０を制御するワーク温度制御部５２と、を有する。本第２実施形態では、冷却部５０は、ペルチエ素子の吸熱部によって構成されており、図７に示すようにワーク台１６に載置されている。ワーク温度制御部５２は、試験制御部１４の演算装置５９の一機能として含まれているものであり、ワーク温度センサ５１の検出結果に基づいてペルチエ素子へ印加する電圧を制御する。なお、冷却機構４８は、ペルチエ素子を有する構成に限られるものではない。例えば、熱媒体を導入可能に構成された冷却板を用い、この冷却板内に熱媒体を導入して冷却板の温度を調整する機構等を例示することができる。
【００６９】
演算装置５９の機能には、少なくとも、相対変位量導出部６３と、判定部６０と、測定部６２と、解析部６６と、プローブ制御部６７とが含まれる。解析部６６には、補正処理部６６ａと、画像処理部６６ｂと、導出処理部６６ｃと、が含まれる。
【００７０】
判定部６０によるＢ領域（図６）での判定は、第１実施形態と異なり、プローブ１８と露との接触又は近接の判定となる。すなわち、プローブ１８の先端部がワークＷの表面から十分に離れた状態では、プローブ１８の先端部の振幅は一定値を維持し（図６中のＡ領域）、この状態から振幅が減衰したときに（図６中のＢ領域）、プローブ１８の先端部が露の表面に接触又は近接したと判定する。つまり、ワーク表面上には汚染微粒子を核として成長した露が存在し、プローブ１８の先端部がこの露に接触又は近接すると振幅が変化する。そして、プローブ１８の先端部が更にワークＷに近づいて図６のＤ領域に達すると、判定部６０は、ワーク表面位置（露の下面位置）が検出されたと判定する。なお、プローブ１８の先端部がＣ領域に入ったことが検知されたときに、プローブ制御部６７がプローブ１８を戻すように制御を行うようにしてもよい。ただし、この場合には、露の下面位置を導出できないことになるので、測定部６２は、露の上面位置のみを導出することになり、露の下面位置は、予め設定されたワーク表面位置で代用することとなる。
【００７１】
測定部６２は、Ｂ領域までのプローブ１８の変位量に基づいて露の上面位置を導出するとともにＤ領域までのプローブ１８の変位量に基づいて露の下面を導出する。これをＸ軸方向及びＹ軸方向の複数個所で行う。そして、これらの測定結果を連続点として統計処理することにより露の上面及び下面を表す関数を導出する。
【００７２】
測定部６２は、測定された露の上面についての位置情報を統計処理して露の形状に関する特性値（例えば粒径等）を導出するとともに、露の下面（ワーク表面）が基準平面に対して傾斜している場合に、その傾斜角度に応じて露の幅（又は粒径）を補正する処理を行う。
【００７３】
粒径の導出に際しては、露の上面についての位置情報を連続点として統計処理することにより、露の形状を表す関数を導出する。この処理は露ごとに行われる。そして、図９に示すように、予め設定された所定の方向における最大幅を粒径として導出する。なお、露の粒径の導出に際しては、測定データから露の最大幅を有する方向を特定し、その方向における露の幅を粒径として導出するようにしてもよい。
【００７４】
前記基準平面は、Ｚ軸方向に垂直な方向の平面であり、予め記憶されているものである。一方、露の下面（ワーク表面）は、プローブ１８の先端部とワーク表面との接触位置又は近接位置（Ｚ軸方向）を複数測定して平均化したものである。
【００７５】
補正処理部６６ａは、基準平面とワーク表面とのなす角度θを演算し、測定部６２が導出した粒径を補正する。補正処理部６６ａは、図１０に示すように、基準平面とワーク表面とのなす角度θを演算し、実測された粒径ｄ１を以下の関係式
ｄ２＝ｄ１／ｃｏｓθ
を用いて補正し、粒径ｄ２を導出する。なお、図１０は、図９におけるＸ−Ｘ線上の露を例示したものである。また、図１１に示すように、ワーク表面が基準平面と一致していれば、粒径ｄ１が補正後の粒径として導出される。なお、図１１は、図９におけるＸＩ−ＸＩ線上の露を例示したものである。
【００７６】
なお、露の形状は、３次元形状として特定してもよく、あるいは水平面内の２次元形状として特定してもよい。
【００７７】
導出処理部６６ｃは、露の粒径の時間経過に伴う変化割合から露の核、すなわち汚染微粒子の大きさを導出する導出手段として機能する。導出処理部６６ｃは、露の成長度合いを導出するとともに、その成長度合いから汚染微粒子の大きさを導出する。すなわち、導出処理部６６ｃは、粒径測定を所定時間ごとに繰返し行い、図１２に示すように、経過時間と粒径とを関連付けて記憶する。そして、導出処理部６６ｃは、粒径が経過時間に対して比例的に変化（１次相関）するものとして変化割合を導出し、この変化割合から結露開始時点の粒径を導出する。導出処理部６６ｃは、この結露開始時点での粒径を核となり得る汚染微粒子の大きさとして導出する。この導出は、露ごとに行われる。結露開始時点としては、例えば、周囲温度センサ４４によって測定された測定槽４０内の温度、及び周囲湿度センサ４５によって測定された測定槽４０内の湿度により、測定槽４０内の空気が露点に到達したと判定される時点を採用することができる。あるいは、既知粒径の微粒子がワーク表面に付着された標準試料を用いて、露点到達時間から結露が開始する時間までの間隔を実験又は解析によって予め求めておき、露点到達時間をこの間隔で補正して得られた時点を結露開始時点としてもよい。
【００７８】
また、導出処理部６６ｃは、露ごとに粒径の変化割合を導出するが、このとき最小の変化割合を示す露に対して一定の閾値以上の変化割合を示す露のデータについては破棄する。すなわち、露の成長時には、露が単独で成長する独立成長と、隣接した露同士が互いに融合して成長する融合成長とが見られる。融合成長の場合には、粒径が段階的に大きくなるため、経過時間に対して１次回帰直線を求めるとすれば、結露開始時点での粒径を正しく求めることはできない。一方で、融合成長の場合の粒径の成長速度を１次回帰によって求めた場合には、独立成長の場合の成長速度の３倍程度となる知見が得られている。このため、粒径の成長速度を１次回帰によって求めた場合に、最小の変化割合の露に対して一定の閾値以上の変化割合を示す露については、融合成長の場合である可能性が高いこととなる。このため、このような成長割合を示す露のデータを導出対象又は測定結果から除外することにより、核の大きさの推定精度を向上させる。なお、前記の閾値としては、例えば「２」が採用される。例えば図１２では、「Ａ」の露の傾きを１としたときに「Ｂ」の露では、傾きが２．８となっているので、融合成長としてデータ破棄される。また図中の外挿値とは、結露開始時点での粒径、すなわち汚染微粒子の粒径を意味している。
【００７９】
また、破棄データの有無により、融合成長の有無が判定できる。したがって、破棄データの有無を図外の表示部に表示する等して、融合成長の有無を判断し易くすれば、再測定時に冷却速度、測定時間間隔等を設定し直すことにより、融合しない条件で測定することも可能となる。
【００８０】
画像処理部６６ｂは、図外の表示部に、導出された露の形状の画像を表示したり、図１２に示すように経過時間と粒径との相関を示す表やグラフを表示したりするための処理を行う制御部である。表示部には、図９に示すように、ＸＹ平面内での露の形状の二次元表示をするとともに、Ｚ軸方向の高さを色分けする処理が行われて表示される。
【００８１】
ここで、第２実施形態による第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３における測定手順について説明する。
【００８２】
まず、ワーク台１６にワークＷをセットし、測定槽４０内を所定の温度及び湿度に調整する。その後、ペルチエ素子を駆動してワークＷを冷却する。このときワーク表面が露点以下になるように冷却を行う（結露誘起ステップ）。これに伴い、ワーク表面では結露が生ずる。この結露は、汚染微粒子を核として成長する。
【００８３】
次に、ワーク表面上の露の粒径を導出する（露形状導出ステップ）。具体的には、Ｘ軸変位機構２３及びＹ軸変位機構２４を駆動することによりワーク台１６を所定の位置にセットし、水晶振動子５５によってプローブ１８の先端部を振動させながらＺ軸変位機構２５によりプローブ１８を降下させる。これにより、ワークＷがセットされたワーク台１６に対するプローブ１８のＺ軸方向の位置が変わる。そして、プローブ１８の先端部が露の表面と接触又は近接すると、前述したようにプローブ１８の振幅が急激に変化するので、この振幅変化に基づいて、露表面までのプローブ１８の移動量から露の上面位置及び下面位置を導出する。これをＸ軸方向及びＹ軸方向の複数個所で繰返し行い、上面についての位置情報を統計処理することにより、露の粒径を導出する。このとき、下面位置に関する位置情報に基づいて、露の粒径の補正を行う。
【００８４】
次に、経過時間に伴う粒径の変化割合に基づいて、結露の核となり得る汚染微粒子の大きさを導出する（導出ステップ）。この導出ステップでは、経過時間に対する粒径の変化割合が最小のものに対して例えば２倍以上の変化割合を示すものについては、データを破棄する。これにより、独立成長の露についての成長速度のみが使用されて、結露開始時点の粒径が導出される。この導出された粒径が汚染微粒子の粒径として図外の表示器に表示される。
【００８５】
第２実施形態では、汚染微粒子の形状を直接測定するのではなく、汚染微粒子を核として成長した露の粒径を測定するとともに、粒径の変化割合に基づいて汚染微粒子の形状を導出している。このため、汚染微粒子の粒径が３０ｎｍ以下の場合であっても、粒径が３０ｎｍを超える露について測定することで、汚染微粒子の測定をすることができるので、第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３での測定精度を向上することができる。
【００８６】
所定の閾値以上の成長度合いを示す露については、露同士が融合して成長したもの（融合成長）であると推測される。このため、第２実施形態のように、所定の閾値以上の成長度合いを示すデータを除外すれば、露が単独で成長する（独立成長）ときの成長度合いを求めることができるので、露の核の大きさを精度よく求めることができる。
【００８７】
第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、他の測定方法による検証が可能となっている。このため、露の粒径が３０ｎｍを超え、測定精度が確保される場合であっても、さらなる検証を行うことにより、測定値を保証することができる。
【００８８】
なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、前記各実施形態ではワーク台１６がＹ軸ステージ３６上に設置される構成について説明したが、これに代え、ワーク台１６が基台２９に固定されるとともに、プローブ１８を支持するスタンド３０がＸ軸方向及びＹ軸方向に可動するように設けられる構成としてもよい。この構成では、プローブ１８が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となる。
【００８９】
また、前記各実施形態では、プローブ１８がＺ軸方向に移動可能な構成としたが、これに代え、プローブ１８がスタンド３０に対して固定されるとともに、ワーク台１６がＺ軸ステージにも支持されることでＺ軸方向に移動可能な構成としてもよい。この構成では、ワーク台１６が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となる。
【００９０】
また、第２実施形態では、補正処理部６６ａが露の下面（ワーク表面）と基準平面との傾斜角度に応じて粒径を補正するようにしたが、ワーク表面の平坦度が確保されている場合等には、粒径を補正する制御を省略することも可能である。
【００９１】
また、第２実施形態では、スタンド３０、Ｚ軸ステージ２７、水晶振動子５５が測定槽４０の外側に配設される構成としたが、これに代え、図１３に示すように、測定槽４０内にスタンド３０、Ｚ軸ステージ２７、水晶振動子５５、プローブ１８が収納される構成としてもよい。図７の構成では、測定空間Ｓの容積を小さくすることができるので、測定空間Ｓ内の温度湿度の変化を早くすることができる。一方、図１３の構成では、測定槽４０にプローブ１８を挿通させる開口４０ａを設ける必要がなくなるので、測定槽４０内を気密状に構成し易くなる。
【００９２】
また、第２実施形態では、冷却部５０がペルチエ素子の吸熱部によって構成される例を説明したが、これに限られるものではない。例えば、冷却部５０が冷却空気をワークＷに接触させるように冷却空気を供給する冷風供給部である冷却空気供給機構（図示省略）を有する構成としてもよい。この態様では、冷却空気が流通する冷風路がワーク台１６に設けられ、この冷風路の上面にワーク保持部（図示省略）が設けられる構成となる。このワーク保持部は、例えばパンチ孔が設けられていて、ワークＷが冷却空気によって直接冷却されるようにしてもよい。
【００９３】
また、第２実施形態では、融合成長の有無を判断する基準として、１次回帰によって得られた粒径の成長速度の傾き（回帰直線の傾き）が最小の傾きの回帰直線に対して所定の閾値以上の変化割合を示すかどうかを基準としたが、これに限られるものではない。すなわち、回帰直線の傾きを基準とするのではなく、隣接２データ間の傾きで判断するようにしてもよい。例えば図１４には、１次回帰直線の傾きが最小となっている露の変化割合を示す回帰直線Ａと、これよりは傾きの大きな回帰直線Ｂとを示している。回帰直線Ａの傾きに対する回帰直線Ｂの傾きは例えば１．５である。このため、回帰直線Ｂについては、前記の閾値未満となっている。この回帰直線Ｂの基データとなる露に関し、互いに隣接するデータＢ１とデータＢ２を結ぶ線分の傾きが例えば３になっているものがある場合には、この露については融合成長があったとして導出対象から除外する。この除外タイミングとしては、データが得られる毎に前回のデータとの差から傾きを導出し、所定の閾値以上の変化割合が発生した時点で導出対象から除外するようにしてもよく（スキップ処理）、あるいは、一連の測定が終了した後に、最終データを破棄することによって測定結果から除外するようにしてもよい。
【００９４】
また、前記実施形態の第１測定ステップＳＴ２及び第２測定ステップＳＴ３では、プローブ１８の振動から汚染微粒子又は露の表面を検出するようにしたが、これに限られるものではない。例えば、顕微鏡、デジタルマイクロスコープ等の拡大器と、この拡大器によって取得された画像を表示器に表示させる表示制御器と、表示器に表示された画像データから露の粒径を測定するとともに、その変化割合から結露の核となり得る付着物の粒径を導出する画像試験制御部とを有する構成としてもよい。この構成では、画像試験制御部が画像データから汚染微粒子又は露の境界面（周面）を認識し、この境界面から粒径を導出することも可能であり、あるいは、露の境界面（周面）を表示器上で人がポイントできるようにして、２点間の距離から粒径を導出するようにしてもよい。
【００９５】
また、露の粒径の測定は、いわゆる位相シフト干渉法によって行ってもよい。具体的には、測定装置１０は、図１５に示すように、測定光を出射する光源８３と、光束を分離させるビームスプリッタ８４と、測定光をワークＷの表面（または露の表面）に集光させる第１集光素子８５と、測定光から分離された参照光が照射される参照面８６と、参照光を参照面８６に集光させる第２集光素子８７と、測定光及び参照光の干渉光を検出する光検出器８８と、を有する光学系８９を有する。参照面８６はピエゾ素子（ＰＺＴ）９０によって光軸方向に移動可能となっている。そして、この参照面８６の位置を変えながら干渉光の強度変化を測定し、この強度変化から測定光と参照光との位相差を算出でき、また測定光の波長を加味することにより、露の表面位置（露の厚み）が得られ、この測定を光軸とは直交する方向に複数個所で行うことにより、露の表面が連続面であるとして、露の形状を算出することができる。そして、この露の形状から露の粒径を導出することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１６ ワーク台
１８ プローブ
ＳＴ１ 予備測定ステップ
ＳＴ２ 第１測定ステップ
ＳＴ３ 第２測定ステップ
ＳＴ４ 評価ステップ
ＳＴ５ 比較ステップ
Ｗ ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイス製造工程中の所定の工程での汚染微粒子の発生度合いを評価する方法であって、
前記所定の工程の前の段階でワークの表面の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定する第１測定ステップと、
前記所定の工程を通された前記ワークの表面の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定する第２測定ステップと、
前記第１測定ステップ及び前記第２測定ステップでの測定結果に基づいて、前記所定の工程での汚染微粒子の発生度合いを評価する評価ステップと、が含まれている半導体デバイス製造工程の汚染評価方法。
【請求項２】
前記第１測定ステップ及び前記第２測定ステップでは、プローブの先端部を振動させながら、前記ワークがセットされたワーク台に対する前記プローブの相対的な位置を変え、前記汚染微粒子に対するプローブ先端部の接触又は近接に伴う当該先端部の振動変化に応じて前記汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定する、請求項１に記載の半導体デバイス製造工程の汚染評価方法。
【請求項３】
前記第１測定ステップ及び前記第２測定ステップには、
ワーク表面が露点以下になるようにワーク雰囲気の冷却を行う結露誘起ステップと、
プローブの先端部を振動させながら、前記ワークがセットされたワーク台に対する前記プローブの相対的な位置を変え、ワーク表面上の露に対するプローブ先端部の接触又は近接に伴う当該先端部の振動変化に応じて前記露の形状に関する特性値を導出する露形状導出ステップと、
経過時間に伴う前記露の形状に関する特性値の変化割合に基づいて、結露の核となる汚染微粒子の形状に関する特性値を測定する導出ステップと、が含まれている請求項１に記載の半導体デバイス製造工程の汚染評価方法。
【請求項４】
前記第１測定ステップ及び前記第２測定ステップでは、粒径３０ｎｍ以下の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を導出可能である請求項２又は３に記載の半導体デバイス製造工程の汚染評価方法。
【請求項５】
前記第１測定ステップの前に、粒径が３０ｎｍを超える汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定可能な方法で、前記ワークの表面の汚染微粒子を測定する予備測定ステップと、
前記予備測定ステップで測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値と、前記第１測定ステップで測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値とを比較する比較ステップと、が含まれている請求項４に記載の半導体デバイス製造工程の汚染評価方法。
【請求項６】
前記比較ステップにおいて、前記予備測定ステップで測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値と、前記第１測定ステップで測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値との相関関係を導出する請求項５に記載の半導体デバイス製造工程の汚染評価方法。
【請求項７】
前記予備測定ステップで得られた測定値が所定の条件を満足しない場合には、当該測定値が得られたワークを前記第１測定ステップでの測定対象から除外する請求項５に記載の半導体デバイス製造工程の汚染評価方法。
【請求項８】
前記第１測定ステップでは、前記ワークとして、表面の汚染度合いが既知の評価用ワークを使用する請求項１から７の何れか１項に記載の半導体デバイス製造工程の汚染評価方法。
【請求項１】
半導体デバイス製造工程中の所定の工程での汚染微粒子の発生度合いを評価する方法であって、
前記所定の工程の前の段階でワークの表面の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定する第１測定ステップと、
前記所定の工程を通された前記ワークの表面の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定する第２測定ステップと、
前記第１測定ステップ及び前記第２測定ステップでの測定結果に基づいて、前記所定の工程での汚染微粒子の発生度合いを評価する評価ステップと、が含まれている半導体デバイス製造工程の汚染評価方法。
【請求項２】
前記第１測定ステップ及び前記第２測定ステップでは、プローブの先端部を振動させながら、前記ワークがセットされたワーク台に対する前記プローブの相対的な位置を変え、前記汚染微粒子に対するプローブ先端部の接触又は近接に伴う当該先端部の振動変化に応じて前記汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定する、請求項１に記載の半導体デバイス製造工程の汚染評価方法。
【請求項３】
前記第１測定ステップ及び前記第２測定ステップには、
ワーク表面が露点以下になるようにワーク雰囲気の冷却を行う結露誘起ステップと、
プローブの先端部を振動させながら、前記ワークがセットされたワーク台に対する前記プローブの相対的な位置を変え、ワーク表面上の露に対するプローブ先端部の接触又は近接に伴う当該先端部の振動変化に応じて前記露の形状に関する特性値を導出する露形状導出ステップと、
経過時間に伴う前記露の形状に関する特性値の変化割合に基づいて、結露の核となる汚染微粒子の形状に関する特性値を測定する導出ステップと、が含まれている請求項１に記載の半導体デバイス製造工程の汚染評価方法。
【請求項４】
前記第１測定ステップ及び前記第２測定ステップでは、粒径３０ｎｍ以下の汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を導出可能である請求項２又は３に記載の半導体デバイス製造工程の汚染評価方法。
【請求項５】
前記第１測定ステップの前に、粒径が３０ｎｍを超える汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値を測定可能な方法で、前記ワークの表面の汚染微粒子を測定する予備測定ステップと、
前記予備測定ステップで測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値と、前記第１測定ステップで測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値とを比較する比較ステップと、が含まれている請求項４に記載の半導体デバイス製造工程の汚染評価方法。
【請求項６】
前記比較ステップにおいて、前記予備測定ステップで測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値と、前記第１測定ステップで測定された汚染微粒子の形状及び分布に関する特性値との相関関係を導出する請求項５に記載の半導体デバイス製造工程の汚染評価方法。
【請求項７】
前記予備測定ステップで得られた測定値が所定の条件を満足しない場合には、当該測定値が得られたワークを前記第１測定ステップでの測定対象から除外する請求項５に記載の半導体デバイス製造工程の汚染評価方法。
【請求項８】
前記第１測定ステップでは、前記ワークとして、表面の汚染度合いが既知の評価用ワークを使用する請求項１から７の何れか１項に記載の半導体デバイス製造工程の汚染評価方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−２３８８６４（Ｐ２０１０−２３８８６４Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８４３９１（Ｐ２００９−８４３９１）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００１０８７９７）エスペック株式会社 (282)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００１０８７９７）エスペック株式会社 (282)
【Ｆターム（参考）】
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