CN108351281A - 基板分析用的喷嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基板分析用的喷嘴,是针对具有亲水性较大的特性的基板,即使利用分析液来扫描,分析液也不会漏出,而可确实地进行分析的基板分析用的喷嘴。本发明的基板分析用的喷嘴由双层管所构成,且具备将喷嘴主体与外管之间作为排气路径的排气装置,该双层管由吐出及抽吸分析液的喷嘴主体、及以包围要扫描的分析液的方式配设在喷嘴主体的外围的外管所构成,该基板分析用的喷嘴在外管前端的外周侧且为喷嘴的扫描方向的相反侧,配置朝喷嘴主体的前端将惰性气体喷附至与基板表面大致平行的方向的气体喷附管。

Description

基板分析用的喷嘴
技术领域
本发明是涉及用来分析基板所含的微量金属等分析对象物的喷嘴。
背景技术
利用在半导体晶圆等基板分析的喷嘴是在利用微量的分析液检测出于制程等中混入基板的金属、有机物质等时所使用。具体而言是使用在下述时机:在分析于硅晶圆等的基材上形成有二氧化硅膜或氮化硅膜等的基板的情况下,利用气相分解法等进行将形成膜蚀刻的前处理,借此以残渣的形式将形成膜中的杂质残留在基板表面,接下来吐出微量的分析液,利用吐出的分析液扫描基板表面并回收杂质时。在疏水性的基板上,由于分析液借由表面张力而容易维持液滴的状态,因此可实现这种基板表面的扫描。而且,可通过这种利用喷嘴的扫描,使基板上的金属等移动至分析液中,并且对分析液进行分析。
就该基板分析用的喷嘴而言,已知有一种由双层管所构成的喷嘴,该双层管包含:从前端将分析液吐出在基板上,且利用吐出的分析液扫描基板表面之后再抽吸分析液,吐出及抽吸分析液的喷嘴主体;以及以包围要进行扫描的分析液的方式配设在喷嘴主体的外围的外管(例如专利文献1)。该专利文献1所揭示的双层管构造的基板分析用的喷嘴可在短时间扫描基板表面,并且具有分析液不容易在扫描中脱落的特性。
具体而言,该双层管构造的基板分析用的喷嘴是如图1所示。图1的喷嘴1由包括喷嘴主体10及外管20的双层管所构成,喷嘴主体10通过管体而与注射泵30连接,而可吐出分析液D。另外,在外管20设有与泵(未图示)连接的抽吸装置21,俾使喷嘴主体10与外管20之间的空间形成减压环境。该图1所示的基板分析用的喷嘴是以利用保持在喷嘴主体10的前端部分的分析液D扫描作为分析对象的基板表面的方式使其移动。在扫描中,通过使喷嘴主体10与外管20之间形成减压环境,防止保持在喷嘴主体10的前端部分的分析液脱落。因此,即使为了使基板分析更有效率而加大喷嘴口径,分析液也不会脱落。
此外,就其他的现有技术而言,提案有一种以液滴处理基板的表面的基板处理装置,该基板处理装置具备:夹具(jig),其可从沿着圆形的虚线设置的开口喷出气体;压力传感器,用于检测出从所述开口喷出的气体在所述夹具的内部的内部压力;以及扫描机器,其以从基板的表面的直行方向观看基板且以所述开口围绕附着在基板表面的液滴的方式保持所述夹具,且将从所述开口喷出的气体喷附在基板的表面,同时以使所述内部压力与属于特定的压力值的特定压力值的差减小的方式,可调整沿着所述夹具的基板表面的直行方向的位置,并且从基板表面的直行方向观看基板且以所述开口围绕附着在基板表面的液滴的方式保持所述夹具,且将从所述开口喷出的气体喷附在基板的表面,同时使所述夹具沿着基板的表面相对地移动(例如专利文献2)。
在该专利文献2的基板处理装置中,借由从附着在基板表面的液滴(例如分析液等)的周围喷附气体,而可防止液滴从夹具脱落。并且,若为该基板处理装置,则即使基板的表面相对于液滴具亲水性的情形时,也可保持液滴。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本特开2011-128033号公报
[专利文献2]日本特开2012-009475号公报。
然而,就算是上述专利文献1所记载的喷嘴,在基板表面的亲水性较大的情况时,一旦使喷嘴的前端部分相对于基板表面相对性地移动(扫描)来分析基板表面,就有容易在该喷嘴的移动方向(扫描方向)的相反侧发生分析液渐渐漏出的现象的倾向。具体而言,在分析亲水性较大的基板表面的情况时,在扫描方向的相反侧容易发生分析液D从喷嘴的前端漏出的现象。
此外,在专利文献2的基板处理装置中,虽可确实地保持液滴,但从开口喷出的气体的压力过强时,所保持的液滴与基板接触的面积会变少,因此必须严密地进行压力调整。因此,会有装置构造变复杂的倾向。此外,有难以严密地控制从开口喷出的气体的压力的倾向。
发明内容
[发明所欲解决的课题]
因此,本发明的目的在于提供一种简易构造的基板分析用的喷嘴,就算是具有亲水性较大的特性的基板,在利用分析液进行扫描之际,分析液也不会从喷嘴漏出,而可确实进行分析。
[用以解决课题的手段]
为了要解决上述课题,本发明的基板分析用的喷嘴由双层管所构成,且具备将喷嘴主体与外管之间作为排气路径的排气装置,该双层管为由吐出及抽吸分析液的喷嘴主体、及以包围要扫描的分析液的方式配设在喷嘴主体的外围的外管所构成,该基板分析用的喷嘴为在外管前端的外周侧且为喷嘴的扫描方向的相反侧,配置朝喷嘴主体的前端将惰性气体喷附至与基板表面大致平行的方向的气体喷附管。
在本发明的基板分析用的喷嘴中,为了保持位在喷嘴主体的前端的分析液,虽是将喷嘴主体与外管之间的排气路径予以减压,但借由相对于该喷嘴配置在外管前端的外周侧且为喷嘴的扫描方向的相反侧的气体喷附管,朝喷嘴主体的前端将惰性气体喷附至与基板表面大致平行的方向,而发挥使欲从喷嘴的外管漏出的分析液推回至喷嘴内的作用,即使在基板的扫描中,也可更确实地防止分析液从喷嘴的漏出。本发明的基板分析用的喷嘴成为可将喷嘴主体与外管之间的排气路径予以减压的构造,因此可借由将气体喷附管配置在外管前端的外周侧且为喷嘴的扫描方向的相反侧的极简易构造,来实现本发明。在本发明的基板分析用的喷嘴中,只要调整从气体喷附管喷附的惰性气体的喷附量,即可有效地防止分析液的漏出,因此不需要用以严密地控制在将喷嘴主体与外管之间的排气路径予以减压时的压力调整等的机构等。此外,就用于喷附的惰性气体而言,可采用氮气、氩气等。
本发明的气体喷附管的形状虽无特限制,但从气体喷附管的惰性气体的喷附角度,较优选为相对于基板表面在0度至75度的范围。当对于基板表面垂直地喷附惰性气体时,与基板碰触的惰性气体虽会朝与基板表面大致平行的方向流动而扩展,但为了使喷附在基板表面的惰性气体朝喷嘴主体的前端的方向积极地流动,为使惰性气体的喷附角度相对于基板表面成为0度至75度,也就是从与基板表面平行的方向喷附,或者从自基板表面的垂直方向倾斜的方向喷附,借此可有效地防止分析液的漏出。即使喷附角度超过75度,惰性气体的喷附的效果并无特别变化,而有使惰性气体的喷附量增加的倾向。喷附角度更优选为0度至30度。
本发明的基板分析用的喷嘴尤其适合用来分析具有亲水性较大的特性的基板。所谓该具有亲水性较大的特性的基板有:将硼含量较大的被称为所谓P+或P++硅晶圆进行大量蚀刻之后的半导体基板、以高能量方式进行离子植入的硅晶圆、以干蚀刻将硅晶圆上的有机物分解之后的硅晶圆、或是SiC或玻璃晶圆等。
[发明的效果]
如以上所说明,本发明借由采用下述的极简易的构造,而可确实防止扫描中的分析液的脱落,就算是亲水性较大的基板表面,也不会使分析液脱落,而可实现有效率的分析,该极简易的构造为:对于由包括吐出并抽吸分析液的喷嘴主体、及以包围要扫描的分析液的方式配置在喷嘴主体的外周的外管的双层管所构成的基板分析用的喷嘴,仅将气体喷附管配置在外管前端的外周侧且为喷嘴的扫描方向的相反侧。
附图说明
图1是悉知双层管的基板分析用的喷嘴的剖面图。
图2是本实施方式的基板分析用的喷嘴的剖面图。
图3A是本实施方式的喷嘴前端的纵剖面示意图。
图3B是本实施方式的喷嘴前端的横剖面示意图。
其中,附图标记说明如下:
10喷嘴主体
20外管
21抽吸装置
30注射泵
40气体喷附管
W晶圆(基板)
D分析液
具体实施方式
以下,针对本发明的实施方式加以说明。图2是本实施方式的基板分析用的喷嘴的剖面图。图2的喷嘴1由包括喷嘴主体10及外管20的双层管构成。喷嘴主体10借由管体而与注射泵30连接,分析液D可朝向前端侧吐出。并且,在外管20设有与泵(未图示)连接的抽吸装置21,以使喷嘴主体10与外管20之间的空间成为减压环境。
此外,本实施方式的喷嘴1是在外管20前端的外周侧设有喷射惰性气体的气体喷附管40。该气体喷附管40配置在相当于喷嘴1的扫描方向(移动方向)的相反侧的位置。此外,喷嘴扫描操作为例如可借由一边使基板(晶圆W)旋转,一边使喷嘴从内侧朝向外侧移动等的方法针对基板W的表面整体来进行。
该气体喷附管40为管状物,且在外管20前端的外周侧,能以使惰性气体朝喷嘴主体的前端方向流动的方式与基板表面大致平行地配置,也能配置成相对于基板表面呈倾斜的状态。具体而言,如图3A所示,配置成惰性气体以喷附角度θ为0度至75度的范围喷射。
以气体喷附管40所进行的惰性气体的喷附位置例如为喷附角度30度的情形时,如图3B所示,以朝喷嘴主体10的前端的方式,选择能以与基板表面大致平行的方向喷附惰性气体的场所X。该喷附位置可考虑气体喷附管40的管剖面积或喷附量等而决定。喷附的惰性气体的流量为使从气体喷附管40喷出时的惰性气体的线速度成为10至30m/sec的方式,调整管径及气体流量。具体而言,为采用0.5至3.0mm的气体喷附管40的管径。
针对使用本实施方式的基板分析用的喷嘴的分析加以说明。本实施方式的喷嘴是使用喷嘴主体为10mm、外管为20mm、外管相对于喷嘴主体的大小以直径而言为两倍的喷嘴(以下所要说明的比较例1、2的喷嘴也相同)。此外,气体喷附管40为管内内径为2.0mm且以使喷附角度成为30度的方式,而将惰性气体喷附至距离图3B所示的外管20的外周端50mm的场所(喷附位置X)。
接着,针对具体的分析方法及其结果加以说明。就分析方法而言,依次针对使用图1所示的悉知形式的基板分析用喷嘴且不使用抽吸装置21的情况(比较例1)及使用图1所示的悉知形式的基板分析用喷嘴且使用抽吸装置21的情况(比较例2)、以及使用具备图2所示的气体喷附管的基板分析用喷嘴的情况(实施例1)进行喷嘴的扫描速度及分析液的漏出状况的调查。分析对象的基板是使用在8英寸的硅晶圆含有5×1019atoms/cm3的硼的半导体基板。
<比较例1>首先,针对所准备的半导体基板,利用使用臭氧气体及氢氟酸蒸气的气相分解法来进行蚀刻。接下来,使用图1的喷嘴,以1mm/sec的速度扫描该半导体基板表面以进行分析。
就分析步骤而言,首先,将喷嘴浸泡在含有3%氟化氢(HF)、4%过氧化氢(H2O2)的分析液,利用注射泵30抽吸,将1000μL的分析液填充在喷嘴主体10的储液管内。接下来,将800μL的分析液D吐出在半导体基板W上,一边利用外管20的前端以包围分析液D的方式加以保持,一边对喷嘴进行扫描操作,俾使分析液D通过基板W的表面整体。而且,该比较例1并未使用抽吸装置21。结果,在比较例1的情况下,虽然喷嘴的扫描速度(晶圆与喷嘴的相对速度)为1mm/sec,但仍确认到分析液从喷嘴前端漏出。
<比较例2>该比较例2是在与上述比较例1同样的条件下,在喷嘴扫描操作中使用泵,以0.3至1.0L/min的抽吸速度利用抽吸装置21使喷嘴主体10与外管20之间的空间形成减压环境。结果,在该比较例2的情况下,喷嘴的扫描速度为2mm/sec时,并未确认到分析液从喷嘴前端漏出的现象。然而,若是3mm/sec,就会确认到分析液的漏出。
<实施例1>实施例1是使用具备图2所示的气体喷附管的基板分析用喷嘴来进行。惰性气体是使用氮气,喷射量为2.0L/min。接着,在与上述比较例2相同的条件下,利用抽吸装置21使喷嘴主体10与外管20之间的空间形成减压环境。结果,在实施例1的情况下,就算将喷嘴的扫描速度设为10mm/sec,也未确认到分析液从喷嘴前端漏出的现象。而且,在喷嘴扫描操作中,分析液不会残留在基板表面,而可对基板表面整体利用喷嘴进行扫描操作。
根据以上的分析结果,只要利用气体喷附管将惰性气体喷射在外管的外周侧,则比起仅使用喷嘴的抽吸装置的情况(比较例2),可加快喷嘴的扫描操作五倍之多。此外,明显可知在亲水性高的晶圆中,虽然只利用喷嘴的抽吸装置进行减压,则就算减缓扫描速度,仍会发生扫描时无法将分析液保持在喷嘴前端的状况,但是若使用气体喷附管,则只要减缓扫描速度,就可将分析液确实地保持在喷嘴前端,并且可有效地防止分析液从喷嘴前端的漏出现象。
[产业上的利用可能性]
本发明的基板分析用的喷嘴,就算是亲水性较大的基板,也可确实地防止分析液从喷嘴前端的漏出现象并进行分析,因此可有效地分析基板所含的金属等微量的污染物。而且,由于为极简易的喷嘴构造,且无须气体的喷附压力等的调整机构等,因此就装置成本而言具经济性。

Claims (2)

1.一种基板分析用的喷嘴,由双层管所构成,且具备将喷嘴主体与外管之间作为排气路径的排气装置,该双层管由吐出及抽吸分析液的喷嘴主体、及以包围要扫描的分析液的方式配设在喷嘴主体的外围的外管所构成,该基板分析用的喷嘴在外管前端的外周侧且为喷嘴的扫描方向的相反侧,配置朝喷嘴主体的前端将惰性气体喷附至与基板表面大致平行的方向的气体喷附管。
2.根据权利要求1所述的基板分析用的喷嘴,其中,惰性气体的喷附角度为相对于基板表面在0度至75度的范围。
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