CN103512769A - 衬底分析用喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用在用于分析微量金属等分析对象物的衬底分析器件的衬底分析用喷嘴，且提供一种可确实地回收分析液的衬底分析用喷嘴的构造。本发明的衬底分析用喷嘴是由双重管喷嘴所构成，在以送出至喷嘴本体前端的分析液扫掠衬底表面后，从喷嘴本体前端抽吸分析液并将分析对象物予以回收，该双重管喷嘴包含用于使分析液送出至包含分析对象物的衬底上及抽吸该分析液的喷嘴本体、及配置在喷嘴本体外周的外管；喷嘴本体具有用于将分析液保持在前端的外缘朝前端方向突出的凹状端面、及用于送出及抽吸分析液的细管，细管配置在喷嘴本体的凹状端面中央，且使细管的前端表面比细管剖面的表面积更大。

Description

衬底分析用喷嘴

技术领域

本发明涉及一种使用于衬底分析器件的衬底分析用喷嘴，该衬底分析器件用于分析包含在衬底的微量金属等分析对象物。

背景技术

就分析半导体晶片等衬底所含的金属、有机物质等分析对象物、或附着于衬底表面的分析对象物、例如Na、Mg、Al等分析器件而言，一般使用将形成在衬底的硅氧化膜或氮化膜等予以蚀刻的气相分解器件、及将残存在蚀刻后的衬底上的分析对象物予以回收的衬底分析用喷嘴。就使用这些器件的分析手法而言，首先将衬底载置在VPD处理室等，再导入氟化氢等蚀刻气体并对衬底的形成膜进行蚀刻。然后，通过衬底分析用喷嘴，将微量的分析液送出至经蚀刻过的衬底，以所送出的分析液扫掠衬底上。由于衬底上的分析对象物移动至分析液中，因此若以喷嘴抽吸所扫掠的分析液，则能以微量的分析液来回收分析对象物，且进行精确度佳的分析。

在该种衬底分析器件中，已提出有一种由双重管喷嘴所构成的衬底分析用喷嘴(参照例如专利文献1)，该双重管喷嘴包含：用于使分析液送出至包含分析对象物的衬底上及抽吸该分析液的喷嘴本体；及配置在喷嘴本体外周的外管。在该双重管喷嘴中，在将分析液从喷嘴本体的前端送出至衬底上，且以所送出的分析液扫掠衬底表面后，从喷嘴本体前端抽吸分析液并将分析对象物予以回收。然后，也可通过以下的任一情形来进行衬底分析：利用被供给至喷嘴本体与外管之间的蚀刻气体，一面蚀刻衬底，一面以分析液同时扫掠衬底表面的情形；及利用另外的VPD处理室预先蚀刻衬底表面后，将双重管喷嘴安装在该蚀刻后的衬底表面，且将喷嘴本体与外管之间设成真空状态，同时以分析液扫掠衬底表面的情形。

依据该双重管喷嘴，可实现能进行用于分析衬底所含的金属、有机物质等分析对象物所需的蚀刻工序及回收工序两工序的衬底分析器件，且也可有效地防止在分析液的回收时期的分析液的脱落。

(先前技术文献)

(专利文献)

专利文献1：日本特开2011-232182号公报

发明内容

(发明所欲解决的课题)

图4及图5显示以往所使用的衬底分析用的双重管喷嘴的概略剖面图。在对在衬底W上形成有氧化膜等衬底进行分析时，衬底分析如图4所示，具有在喷嘴本体100的外周配置有外管200的双重管构造的喷嘴T。衬底的蚀刻通过在喷嘴本体100与外管200之间的150朝喷嘴前端方向供给的蚀刻气体(如箭头所示)来进行。通过该蚀刻处理，去除衬底表面的氧化膜等，而成为衬底本身的表面露出的状态。

接着，如图5所示，通过进行分析液D的供给、回收的喷嘴本体100所具有的细管101，将分析液D供给至喷嘴本体的前端侧。进行衬底的旋转或喷嘴T的移动等，通过保持在喷嘴本体的前端侧的分析液D，使位于衬底W的分析对象物溶解于分析液D。此时，通过设置在外管200的排气机构(未图标)，将喷嘴本体100与外管200之间的150设为减压环境，而成为容易保持分析液D的状态，而可防止分析液的脱落。然后，从细管101抽吸分析液D并予以回收，对该分析液D进行分析。

依据该双重管喷嘴的构造，通过将蚀刻气体供给至喷嘴本体100与外管200之间的150，即可利用相同的衬底分析器件进行衬底的蚀刻处理及分析液的供给回收处理。然而，在该种便利性高的双重管喷嘴中，也会产生以下的新课题。图6显示回收分析液D时的喷嘴前端部分的状态。如该图6的上图(A)所示，即使通过细管101进行抽吸而回收分析液D，仍会产生在外管200的前端部分或喷嘴本体100的前端部分与衬底W之间残存分析液D的现象。图6的下图(B)显示从下方观看到双重管喷嘴时其前端侧的概略图。如该图6(B)所示，细管的前端比起喷嘴本体100或外管200的前端，细管的前端的端面的表面积较小，因此外管200及喷嘴本体100的前端部分与衬底W之间的表面张力，是比细管101的前端部分与衬底W之间的表面张力更大，且会产生分析液D残存在外管200前端与衬底W之间、或喷嘴本体100的前端与衬底W之间的现象。针对此问题，虽可考虑通过仅使细管比喷嘴本体或外管更接近衬底，而使细管与衬底间的表面张力比喷嘴本体或外管与衬底间的表面张力更大的方法，但在此情形下，喷嘴本体及外管与衬底间的距离会在扫掠中变得过大，而无法将回收液保持在喷嘴内，且当使喷嘴本体及外管过于接近衬底时，会产生细管接触到衬底的不良情形。即，在现有技术的双重管喷嘴构造中，会产生难以回收全部的分析液的现象。如此，分析液无法全部回收的现象在分析微量的分析对象物时会影响分析精确度，而有改善该双重管喷嘴的必要。

因此，本发明的目的在于提供一种衬底分析用喷嘴的构造，是针对使用在用于分析微量金属等分析对象物的衬底分析器件的衬底分析用喷嘴，可确实地回收分析用的分析液。

(解决课题的手段)

为了要解决所述课题，本发明涉及一种衬底分析用喷嘴，该衬底分析用喷嘴由双重管喷嘴所构成，该双重管喷嘴包含用于使分析液送出至包含分析对象物的衬底上及抽吸该分析液的喷嘴本体、及配置在喷嘴本体外周的外管，所述衬底分析用喷嘴在以送出至所述喷嘴本体前端的分析液扫掠衬底表面后，从所述喷嘴本体前端抽吸分析液并将分析对象物予以回收；喷嘴本体具有用于将分析液保持在前端的外缘朝前端方向突出的凹状端面、及用于送出及抽吸分析液的细管，细管配置在喷嘴本体的凹状端面中央，且使细管的前端表面比细管剖面的表面积更大。

依据本发明，在将分析液抽吸并予以回收时，由于细管的前端表面的表面积变大，因此细管前端与衬底的相对的面积会变大，结果造成细管前端与衬底之间的表面张力比喷嘴本体或外管与衬底间的表面张力更大，而容易将分析液导入细管前端与衬底之间。因此，在扫掠中使喷嘴本体与衬底的距离变窄，且在回收分析液时，即便使衬底与双重管喷嘴整体的前端的距离变宽，而成为使喷嘴本体及外管与衬底间的表面张力变弱的状态，若为本发明的衬底分析用喷嘴，则细管的前端表面的表面积也会变大，因此可确实地回收分析液。就使细管的前端表面的表面积变大的方法而言，有一种在细管的前端部分设置可安装在细管外周的环状的矩形板或圆板等，或对细管的前端部分进行加工而使表面积变大的例子，如将细管前端加工成凸缘形状的方法等。

在本发明的衬底分析用喷嘴中，细管的前端优选为凸缘形状。细管的剖面形状虽然成为所谓的环状，但为了使该细管的前端表面比细管的剖面积更大，可通过使该细管的剖面形状的环状宽度变大的方式来应对。即，将细管的前端作成为凸缘形状时，可简单地使细管的前端表面的表面积比细管的剖面积更大，且也可容易地进行该表面积的大小的调整。

在本发明中，细管的形状虽无特别的限定，但通常成为圆筒型的细管。在为该圆筒型的细管时，决定该细管的前端表面的表面积的凸缘形状的直径，优选为设为喷嘴本体的凹状端面中的内径的一半以下。当凸缘形状的直径过大时，会有无法将分析液充满在由喷嘴本体的凹状端面所形成的圆顶状的空间的倾向。

本发明的衬底分析用喷嘴特别适用在利用相同的衬底分析器件来进行衬底的蚀刻处理及分析液的供给回收处理的情形。

本发明的衬底分析用喷嘴并未限定可分析的衬底的种类，但特别适用在晶片等半导体衬底的分析。

(发明的效果)

如以上说明，本发明的衬底分析用喷嘴可确实地回收分析液，因此可高精确度地将微量的金属等分析对象物进行分析。

附图说明

图1是本发明实施例的衬底分析用喷嘴的概略剖面图。

图2是本发明实施例的衬底分析用喷嘴的概略剖面图。

图3是本发明实施例的衬底分析用喷嘴前端侧的剖面概略图。

图4是现有技术的双重管喷嘴的概略剖面图。

图5是现有技术的双重管喷嘴的概略剖面图。

图6(A)是图5的喷嘴前端侧的剖面概略图，(B)是喷嘴前端的平面概略图。

其中，附图标记说明如下：

10、100   喷嘴本体

11、101   细管

11a       细管的前端

20、200   外管

30        凸缘加工部件

150       喷嘴本体与外管之间

D         分析液

F         凹状端面

T         喷嘴

W         衬底。

具体实施方式

以下，说明本发明的实施例。

图1是本实施例的衬底分析用喷嘴的概略剖面图。图1的衬底分析用喷嘴T是由喷嘴本体10及外管20所构成的双重管构造，在喷嘴本体10设置有连接在注射泵(未图标)的细管11，从该细管11可将分析液予以送出、抽吸。喷嘴本体前端以可保持从细管送出分析液的方式，将外缘设为朝前端方向突出的凹状端面(F)。细管11的前端11a加工成使其表面积比细管的剖面面积大的凸缘形状。该凸缘形状的前端11a配置成与喷嘴本体10及外管20的前端相同的高度。并且，在喷嘴本体10与外管20之前，可进行蚀刻气体的供给、排气。

在本实施例中，喷嘴本体的外径为12mm，喷嘴本体的凹状端面的内径设为10mm，外管的外径设为22mm，外管的内径设为20mm，细管的外径设为3.2mm，内径设为0.5mm。此外，细管的前端形状的凸缘外径设为4mm。

图2示出了回收分析液时的最后回收时期的喷嘴前端状态。如图2所示，当抽吸分析液而从细管11回收时，若分析液的回收大致接近完成时，分析液D通过表面张力而被导入至设成凸缘型的细管的前端11a的部分与衬底W之间，且大致完全地被抽吸回收。

以下说明通过所述的图1及图2所示的衬底分析用喷嘴，利用8吋的裸硅晶片基材作为分析对象的衬底进行分析的结果。

就本实施例的衬底分析用喷嘴的评价而言，是测定为了进行分析而送出至衬底上的分析液量、及之后进行抽吸而回收的分析液量。以注射泵抽吸包含3％HF、4％H₂O₂的分析液，且从喷嘴本体的细管送出1000μL的分析液。接着，使衬底分析用喷嘴下降至不会与衬底接触的程度后，以30mm/min的速度在衬底上进行扫掠。扫掠后使喷嘴本体与衬底的距离变宽后，从细管抽吸分析液而进行回收。然后，在测定该回收的分析液量时得知，是999μL，且所送出的分析液的大致全量会被回收。

为了进行比较，说明通过图4所示的双重管喷嘴进行分析液的回收的情形。与所述本实施例的不同点在于：细管的前端是圆筒型(外径1.6mm、内径0.5mm)。在与所述相同的条件下，利用图4的双重管喷嘴从细管送出1000μL的分析液，并将衬底分析用喷嘴以30mm/min的速度在衬底上进行扫掠，再从细管抽吸分析液而进行回收。然后，在测定该回收的分析液量时得知，是970μL，有30μL左右的分析液无法回收。而且，为了在回收时减少喷嘴本体及外管与衬底间的表面张力，而使喷嘴本体与衬底的距离变宽时，细管与衬底间的表面张力会变得更小，因此回收液量比970μL更为减少。

图3是显示本实施例的细管的前端形状的加工方法。在图3(A)中，是直接加工细管的前端而加工成凸缘形状者。相对于此，图3(B)中，细管本身并未直接加工，而是将以可插入至细管的内径的方式进行外径加工的凸缘加工部件30安装在细管的前端侧。依据该图3(B)的加工方法，现有技术的细管本身可直接使用，且通过改变凸缘加工部件的形状，即可容易地调整细管的前端表面的表面积。就现状而言，细管的外径为1.6mm至3.2mm，内径为0.5至1.2mm，但喷嘴本体的外径为12mm且其凹状端面的内径为10mm时，优选为将凸缘的外径设为2至4mm。

(产业上的可利用性)

本发明在对衬底所含的金属等的污染进行评估的技术中，在高感度地检测出微量的污染物的衬底分析时，可实现精确度高的分析结果。

Claims (2)

1.一种衬底分析用喷嘴，是由双重管喷嘴所构成，该双重管喷嘴包含用于使分析液送出至包含分析对象物的衬底上及抽吸该分析液的喷嘴本体、及配置在所述喷嘴本体外周的外管，所述衬底分析用喷嘴在以送出至所述喷嘴本体前端的分析液扫掠衬底表面后，从所述喷嘴本体前端抽吸分析液并将分析对象物予以回收；

所述喷嘴本体具有用于将分析液保持在前端的外缘朝前端方向突出的凹状端面、及用于送出及抽吸分析液的细管；

所述细管配置在所述喷嘴本体的凹状端面中央，且使所述细管的前端表面比所述细管剖面的表面积更大。

2.根据权利要求1所述的衬底分析用喷嘴，其特征在于，所述细管的前端为凸缘形状。

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