半導体製造工程における濡れ #1 （ウエハーと濡れ）
ウエハーと濡れ
半導体製造工程における品質保証は非常に高いレベルが要求されます。チップ製造用の生のウエハー表面は非常に清浄かつ均質である必要があり、その表面に欠陥がある場合、製品不良やコスト増などあらゆる面で問題となり得ます。同様のことが、接着剤やフォトレジストの塗布、露光及びエッチング後のフォトレジストの除去状態などウエハーの表面処理のステップにおいても当てはまります。ウエハー表面の均質性、清浄性及び表面処理状態は接触角測定により評価が可能です。
接触角によるウエハーの表面状態評価
接触角計を使用することで、ウエハーの表面状態（均質性、清浄性、表面処理状態など）を非破壊で評価することができます。ウエハーの接触角評価では一般的に超純水が使用されます。接触角は表面構造や表面の汚れ、組成などの僅かな変化にも敏感に反応して、数値として表れます。KRUSS社の接触角計は専用のウエハー測定用システムにより、ウエハーの特定位置への滴定や全面マッピングなどあらゆる評価が全自動で実行できます。測定された結果から、ウエハー表面の均質性、清浄性や異なる領域での表面状態の違い（例：フォトレジストの露光領域と非露光領域の違い）などを表すことができます。
図１ KRUSS社全自動接触角計DSA100W（ウエハー対応モデル、2~12inchのウエハー測定に対応）
図１ KRUSS社接触角計を使用したマッピング評価（水接触角のヒートマップ画像）
接触角によるHMDS処理の評価
ヘキサメチルジシラザン（HMDS）処理は、フォトレジストの塗布前の重要な前処理です。主にウエハ表面を疎水化し、フォトレジストとの密着性・接着性を向上させる目的があります。通常ウエハ表面は親水性（表面自由エネルギーの極性成分大）であり、表面張力の極性成分が支配的な水などの液体との濡れ性は良好ですが、一方、分散性分が支配的なフォトレジストとは濡れ性は良好とは言えません。その為、ウエハ表面を疎水化し（表面自由エネルギーの分散成分を増やし）、フォトレジストとウエハの濡れ性を高める必要があります（＝密着性・接着性向上）。フォトレジストとウエハの密着性・接着性が良好でないと、デラミネーションやパターン形成の失敗につながります。その為、HMDS処理が適切に行われているかどうかを確認することは非常に重要となります。この評価は、水接触角の測定により行われ、おおよそ水の接触角が50~60°であると目的とするフォトレジストとウエハの接着力が得られると言われています。
関連情報
関連装置
ダブル滴定ハンディ接触角計・表面自由エネルギー解析装置 MSA
ハンディ接触角計 MSA Flex
簡易接触角計 DSA25
高機能自動接触角計 DSA30
KRUSSのハイエンド全自動モデルDSA100の機能はそのままに、コンパクト化、低価格化を果たしたモデルです。液滴の作成、着液、測定をすべて自動で行うため、人為誤差を最大限に排除した測定をご希望の場合に最適です。マルチシリンジシステムを使用すれば最大4種類の試薬を自動で切り替えながら測定できます。自動軸移動オプションの選択により、XY(θ)軸を自動移動させながら固体上の任意の個所の接触角をワンクリックの全自動で測定することができます。マッピング解析にも対応しており、固体上の濡れ性の分布を可視化することも可能です。
ハイエンド自動接触角計 DSA100
