CN113287193A - 基板分析方法及基板分析装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可更简易且迅速地分析基板端部的分析技术。本发明的基板分析方法，是利用基板分析用的喷嘴的基板分析方法，该基板分析用的喷嘴从前端送出分析液，并且以所送出的分析液扫描基板表面之后利用抽吸分析液，该基板分析方法在与喷嘴的前端相对向的位置，配置用以承接被送出的分析液的液承接板，且将从前端送出的分析液保持在喷嘴的前端与液承接板之间，且在喷嘴的前端与液承接板之间，以可插入基板端部的方式对基板进行位置调整，并且使基板端部接触于保持在喷嘴的前端与液承接板之间的分析液，且在基板端部接触于分析液的状态下，使喷嘴及液承接板沿着基板的周缘同时地移动，以分析基板端部。
Description
技术领域
本发明关于一种用以分析包含在基板的微量金属等分析对象物的基板分析方法及装置。
背景技术
半导体晶圆等基板的分析是在制造步骤等中通过微量的分析液检测出混入于基板的金属、有机物质等而进行。例如，当分析“在硅晶圆等基材形成有硅氧化膜或氮化膜等的基板”时，在进行通过气相分解法等来蚀刻形成膜之前处理之后，将微量的分析液送出至喷嘴的前端，并且利用所送出的分析液来扫描基板表面，并且将属于分析对象物的金属或有机物质等导入至分析液，并且将该分析液进行感应耦合等离子体质谱分析(ICP-MS)而进行。
然而，在半导体晶圆等基板的处理中，为了尽可能地避免污染等缺失，将基板收纳在收纳匣盒，来进行搬送、设置等。但在收纳在该收纳匣盒的基板中，其外周侧的基板端部会接触收纳匣盒。并且，如此，在基板端部接触收纳匣盒的基板中，预期会有该端部的污染，而担心其端部的污染会扩散至基板表面侧。因此，在半导体晶圆等的基板中，除了基板表面的分析之外，也进行对于基板的端部的分析。
使用图1来说明该基板的端部的详细。图1显示半导体晶圆的基板W的剖面的一部分。对于半导体晶圆等的基板W的外周侧的端部，进行所谓的倾面处理(对基板的外周等进行倒角研磨的加工处理)。在本申请中，如图1所示，将倒角加工部分1与最外周端2的部分(图1的B所示的箭头区域)称为倾面部，且将包含该倾面部B的倒角加工部分1与基板的表面3的交界区域及倾面部的倒角加工部分1与基板的背面4的交界区域的情形(图1的E所示的箭头区域)称为边缘部。
就该基板的端部的分析而言，已有一种例如专利文献1或专利文献2所记载的分析方法。在专利文献1中，公开了一种分析方法，该分析方法：在使药液(分析液)接触于半导体晶圆的表面的状态下，对药液朝周方向进行操作，据此回收包含杂质的药液的半导体晶圆的药液回收方法；该方法包含：通过将药液的半径方向位置定位在半导体晶圆的表面平坦部中可与倒角部的交界区域接触的位置，且朝周方向扫描，以回收包含杂质的药液的第1步骤；以及将药液的半径方向位置定位在可接触于半导体晶圆的倒角部的前述交界区域的两方的位置，且朝周方向扫描，以回收包含杂质的药液的第2步骤。
并且，在专利文献2中，公开了一种利用基板处理装置进行分析的方法，该基板处理装置具备：回收辅助具，是设置有可供液滴储留的内部空间、及贯通孔，该贯通孔连通该内部空间及位于下端部的开口，且该回收辅助具具备：具有沿着上下方向的轴心的筒状部；以及移动机构，是可在使从前述内部空间露出的液滴附着于基板的状态下，使前述回收辅助具沿着基板的面相对移动；前述开口的大小具有：使既定量的液滴储留在前述内部空间且在将前述回收辅助具支持在半空中时，液滴虽会从前述开口垂下但不会滴落的尺寸。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：日本特许第4521861号公报
专利文献2：日本特开2008-159657号公报。
在专利文献1的分析方法中，虽可进行半导体晶圆表面平坦部侧的倒角部分的分析，但无法进行半导体晶圆的背面平坦部侧的倒角部、或与该倒角部接触的交界区域(半导体晶圆的背面平坦部侧)的分析。并且，由于必须进行二次的步骤，因此成为难以进行迅速分析的倾向。并且，在专利文献2中，虽可进行本申请的图1所示的倾面部B或边缘部E的分析，但必须准备特殊形状的回收辅助具。并且，当利用该特殊形状的回收辅助具进行分析时，由于其特殊形状，因而预期难以进行回收辅助具的洗涤，若洗涤不充分，会有记忆(memory)容易残留的倾向，而会对分析精度产生不良影响之忧。并且，为了从回收辅助具投入、回收分析液，而有需要有与回收辅助具不同的辅助具的复杂度。
发明内容
(发明所欲解决的技术问题)
因此，本发明提供一种基板分析技术，利用“从喷嘴的前端送出分析液，并且以所送出的分析液来扫描基板之后将分析液予以分析的基板分析方法”，而可更简易且迅速地分析本申请的图1所示的基板端部(倾面部、边缘部)。
(解决技术问题的装置)
本发明是利用基板分析用的喷嘴的基板分析方法，该基板分析用的喷嘴从前端送出分析液，并且以所送出的分析液扫描基板表面之后利用抽吸分析液，该基板分析方法是在与喷嘴的前端相对置的位置，配置用以承接被送出的分析液的液承接板，且将从前端送出的分析液保持在喷嘴的前端与液承接板之间，且在喷嘴的前端与液承接板之间，以可插入基板端部的方式对基板进行位置调整，并且使基板端部接触于保持在喷嘴的前端与液承接板之间的分析液，且在基板端部接触于分析液的状态下，使喷嘴及液承接板沿着基板的周缘同时地移动，以分析基板端部。
依据本发明，通过在以往的基板分析装置设置液承接板，而可简易地运用本发明，并且仅使基板端部接触于保持在喷嘴的前端与液承接板之间的分析液，且使喷嘴与液承接板同时地移动，因此可进行迅速的分析。并且，通过以超纯水来洗涤液承接板，可容易地抑制记忆的残留，且维持高分析精确度。并且，在本发明的分析方法中，在接触于保持在喷嘴的前端与液承接板之间的分析液时，控制基板端部的接触状态，据此可进行仅图1所示的基板的倾面部B的分析，或进行边缘部E的分析。此外，在本发明中，所谓扫描基板表面，是指从喷嘴的前端所送出的分析液在基板表面移动的操作、例如利用使基板(晶圆W)旋转并使喷嘴从内侧移动至外侧等的方法，使基板表面与喷嘴相对移动。
在本发明的基板分析方法中，就使喷嘴与液承接板沿着基板的周缘同时地移动的手法而言，可使喷嘴与液承接板同步并使之移动，也可在使喷嘴及液承接板停止的状态下，对基板本体进行移动或旋转操作等。简而言之，以使接触于基板端部的分析液与基板端部相对地移动的方式进行的手法即可。例如，欲分析设置在半导体晶圆的定向平面的部分的基板端部时，进行操作使分析液接触于设置有定向平面的基板端部，并且使分析液沿着定向平面移动即可。
本发明的液承接板较优选为具有疏水性。因为通过分析液的表面张力，可使从喷嘴的前端送出的分析液确实地保持在喷嘴的前端与液承接板之间。例如，较优选为利用聚四氟乙烯(PTFE)等疏水性材料，来形成本发明的液承接板。
本发明的基板分析方法的喷嘴较优选为以三重管所构成，该三重管具有：送出并抽吸分析液的配管、以包围要扫描的分析液的方式设置在配管的外周的第一外管、及设置在第一外管的外周侧的第二外管；该喷嘴并具有：第一排气装置，是将配管与第一外管之间设为排气路径；以及第二排气装置，是将第一外管与第二外管之间设为排气路径。当使用该三重管结构的喷嘴时，通过第一排气装置与第二排气装置，当将配管与第一外管之间及第一外管与第二外管之间的排气路径分别控制成减压氛围时，可将送出至配管的前端的分析液确实地保持在喷嘴的前端与液承接板之间。
并且，本发明的基板分析方法的喷嘴也可适用以二重管所构成，该三重管具有：送出并抽吸分析液的喷嘴本体、及以包围要扫描的分析液的方式配置在喷嘴本体的外周的外管；该喷嘴具有将喷嘴本体与外管之间设为排气路径的排气装置。该二重管结构的喷嘴因为是由喷嘴本体及外管所构成，将由喷嘴本体及外管所形成的空间控制成减压氛围，据此可将送出至喷嘴本体的前端的分析液确实地保持在喷嘴的前端与液承接板之间。
本发明的基板分析方法可通过基板分析装置而实施，该基板分析装置具备基板分析用的喷嘴，该基板分析用的喷嘴从前端送出分析液，并且以所送出的分析液扫描基板表面之后抽吸分析液，且该基板分析用的喷嘴以三重管所构成，该三重管具有：送出并抽吸分析液的配管、以包围要扫描的分析液的方式设置在配管的外周的第一外管、及设置在第一外管的外周侧的第二外管，该喷嘴并具有：第一排气装置，将配管与第一外管之间设为排气路径；以及第二排气装置，将第一外管与第二外管之间设为排气路径；该基板分析装置并具备：液承接板控制装置，是在与喷嘴的前端相对置的位置，配置有用以承接从配管送出的分析液的液承接板；以及驱动装置，是可使喷嘴及液承接板同步，并对于基板相对移动。
本发明的基板分析装置的喷嘴在形成三重管结构时的各构件的尺寸并无特别限制。可配合分析对象的基板的种类或大小、分析条件等，来准备经适当调整的尺寸的基板分析用的喷嘴。现状而言，适用：配管的内径为1/8吋(配管厚度为0.2mm至0.5mm)、第一外管的内径为8mm(第一外管厚度为1mm至2mm)、第二外管的内径为18mm(第一外管厚度为1mm至2mm)。
并且，本发明的基板分析装置的液承接板的形状无特别限制，较优选为平坦的圆柱状形状，而可在该圆形面承接分析液。将液承接板的分析液予以承接的圆形面较优选为预先适当加工成具有配合三重管结构的喷嘴的第一外管径或第二外管径的直径。例如为20mm第二外管(内径18mm、外径22mm)、10mm第一外管(内径8mm、外径12mm)、1/8吋配管的三重管的喷嘴的情形时，将液承接板的分析液予以承接的圆形面可设为直径8至12mm。
并且，本发明的基板分析方法可通过基板分析装置而实施，该基板分析装置具备基板分析用的喷嘴，该基板分析用的喷嘴从前端送出分析液，并且以所送出的分析液扫描基板表面之后抽吸分析液，且该基板分析装置具备：基板分析用的喷嘴以二重管所构成，该二重管具有：送出并抽吸分析液的喷嘴本体、以包围要扫描的分析液的方式设置在喷嘴本体的外周的外管，该喷嘴并具有将喷嘴本体与外管之间设为排气路径的排气装置；液承接板控制装置，是在与喷嘴的前端相对置的位置，配置有用以承接从配管送出的分析液的液承接板；以及驱动装置，是可使喷嘴及液承接板同步，并对于基板相对移动。
就本发明的基板分析装置的喷嘴而言，形成二重管结构时的各构件的尺寸无特别限制。可配合分析对象的基板的种类或大小、分析条件等，准备经适当地调整的尺寸的基板分析用喷嘴。在现状中，适用：喷嘴本体的内管为8mm(厚度为1mm至2mm)、外管的内径为18mm(外管厚度为1mm至2mm)，内管的前端部形成为圆顶状形状，且在其中心部供贯穿有1/8吋的配管(配管厚度为0.2mm至0.5mm)的基板分析用喷嘴。
并且，采用该二重管结构的喷嘴时的液承接板的形状无特别限制，较优选为平坦的圆柱状形状，而可在该圆形面承接分析液。将液承接板的分析液予以承接的圆形面较优选为预先适当加工成具有配合二重管结构的喷嘴的喷嘴本体径的直径。例如，10mm内管(内径8mm、外径12mm)、20mm外管(内径18mm、外径22mm)、1/8吋配管的二重管的喷嘴的情形时，将液承接板的分析液予以承接的圆形面可设为直径8至12mm。
(发明的效果)
如以上说明，依据本发明，能以简易的装置结构迅速地进行半导体晶圆等的基板端部的分析。更具体而言，可迅速地进行仅基板端部的倾面部的分析、或进行边缘部的分析。
附图说明
图1为基板端部的剖面图。
图2为本实施方式的基板分析装置的剖面概略图。
图3为边缘板的平面图。
图4为分析基板端部时的剖面概略图。
图5为分析基板端部时的剖面概略图。
具体实施方式
以下，针对本发明的实施方式进行说明。图2为显示本实施方式的基板分析装置的概略剖面图。
图2所示的喷嘴100是由具有“配管110、设置在配管110的外周的第一外管120、及设置在第一外管120的外周侧的第二外管130”的三重管所构成。配管110连接有输液泵(未图示)，并且通过配管110而可进行分析液的抽吸、送出。
在第一外管120中，设置有连接在排气泵(未图示)的第一排气装置121，且可将形成在配管110与第一外管120之间的空间(第一排气路径)设为减压氛围。并且，同样地也在第一外管120与第二外管130之间，设置连接有排气泵(未图示)的第二排气装置131，且可将形成在第一外管120与第二外管130之间的空间(第二排气路径)设为减压氛围。
本实施方式的基板分析装置可通过以下的顺序，而进行基板的表面分析。使喷嘴100的前端下降至不与基板表面接触的程度，并且将分析液通过配管110送出至基板W上。在该状态下，通过分析液对基板表面进行扫描。在进行既定的扫描操作并停止喷嘴之后，通过配管110进行分析液的抽吸，并且将分析液回收至输液泵。所回收的分析液利用ICP-MS等分析装置进行分析。
接着，针对利用本实施方式的基板分析装置进行基板端部的分析的情形加以说明。图3显示液承接板200的平面图。该液承接板200通过PTFE而形成，且成为在用于承接分析液D的圆形板210安装有轴220的结构。就三重结构的喷嘴的形状而言，采用20mm第二外管(内径18mm、外径22mm)、10mm第一外管(内径8mm、外径12mm)、1/8吋配管时，液承接板200的圆形面210设为直径12mm。
图4、图5为显示分析基板端部时的大致剖面图。当分析基板端部时，首先，以使液承接板200的圆形面210接近于喷嘴的前端的方式配置在喷嘴的前端的下方位置。在该状态下，通过配管110送出分析液。此时，预先将第一排气路径与第二排气路径设为减压氛围。从配管110所送出的分析液D设为：成为以液承接板200的圆形面210的整面所承受的状态。于是，从配管110所送出的分析液D通过表面张力、及设为减压氛围的第一排气路径与第二排气路径的作用，使分析液D保持在喷嘴的前端与液承接板之间的状态。
在保持有分析液D的状态之后，通过使基板W移动，使基板W的端部接触于分析液D。通过控制该基板W的端部的接触状态，进行图1所示的倾面部B的分析(图4)、或进行边缘部E的分析(图5)。
针对测定该基板W的端部的结果加以说明。作为分析对象的基板采用12吋的硅晶圆。该基板具有厚度0.775mm±0.02mm、所谓的倾面处理(倒角研削)的外周端部。就分析液而言，将3％体积浓度的氟化氢、与4％体积浓度的过氧化氢的混合液1mL抽吸在喷嘴的1/8吋配管内来使用。
将喷嘴的前端与液承接板的距离设定为2.5mm，并且使分析液从喷嘴的1/8吋配管送出200μL，而设为将分析液保持在喷嘴的前端与液承接板之间的状态。此外，当变更喷嘴的前端与液承接板的距离时，要控制配合该距离的分析液的送出量，但例如距离为2至3mm时，将送出量调整在100至300μL的范围内。
在分析液保持在喷嘴的前端与液承接板之间的状态下，使基板端部移动至喷嘴的前端与液承接板之间的中央位置，并且在该位置上使基板端部接触于分析液。该端部的接触能一面以显微镜(倍率)进行确认，一面进行。在此，图1所示的倾面部B的分析时，以成为如图4所示的状态的方式，使基板端部接触于分析液。在该状态下，使喷嘴及液承接板同步，并且沿着基板的外周对于基板相对移动(30mm/min)。在(当晶圆为亲水性时，以5mm/min进行)移动时，也以显微镜确认基板端部与分析液的接触状态。在使分析对象部位相对移动之后抽吸分析液，并通过ICP-MS来进行分析。
将分析液的回收液量设为300μL，以上述的方法扫描12吋的硅晶圆的边缘部，将以ICP-MS所分析的结果显示在表1(所扫描的边缘部的总面积为7.3cm2)。
【表1】
由表1所示的基板端部的分析结果得知，可简单地分析仅晶圆的边缘部的金属污染。
在本实施方式中，虽例示硅晶圆，但也可适用于材质、大小等不同的各种基板。并且，也可适用于疏水性的基板、亲水性的基板的任一者。关于分析液，除了氟化氢与过氧化氢的混合液以外，也可使用王水系溶液(分析对象为贵金属元素的情形)或硝酸溶液(分析对象基板为亲水性的情形)等各种的溶液。
附图标记说明
1 倒角加工部分
2 最外周端
100 喷嘴
110 配管
120 第一外管
130 第二外管
B 倾面部
E 边缘部
W 晶圆
D 分析液。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种基板分析方法，利用基板分析用的喷嘴，该基板分析用的喷嘴从前端送出分析液，并且以所送出的分析液扫描基板表面之后抽吸分析液，
该基板分析方法在与喷嘴之前端相对置的位置，配置用以承接被送出的分析液的液承接板，且将从前端送出的分析液保持在喷嘴的前端与液承接板之间，
且在喷嘴的前端与液承接板之间，以可插入基板端部的方式对基板进行位置调整，
并且使基板端部接触于保持在喷嘴的前端与液承接板之间的分析液，
且在基板端部接触于分析液的状态下，使喷嘴及液承接板沿着基板的周缘同时地移动，以分析基板端部,
喷嘴以三重管所构成，该三重管具有：送出并抽吸分析液的配管、以包围要扫描的分析液的方式设置在配管的外周的第一外管、设置在第一外管的外周侧的第二外管；该喷嘴并具有：第一排气装置，是将配管与第一外管之间设为排气路径；以及第二排气装置，是将第一外管与第二外管之间设为排气路径。
2.根据权利要求1所述的基板分析方法，其中，液承接板具有疏水性。
3.一种基板分析装置，具备基板分析用的喷嘴，该基板分析用的喷嘴从前端送出分析液，并且以所送出的分析液扫描基板表面之后抽吸分析液，且该基板分析装置具备：
基板分析用的喷嘴以三重管所构成，该三重管具有：送出并抽吸分析液的配管、以包围要扫描的分析液的方式设置在配管的外周的第一外管、及设置在第一外管的外周侧的第二外管；该喷嘴并具有：第一排气装置，是将配管与第一外管之间设为排气路径；以及第二排气装置，是将第一外管与第二外管之间设为排气路径；
液承接板控制装置，是在与喷嘴的前端相对置的位置，配置有用以承接从配管送出的分析液的液承接板；以及
驱动装置，是可使喷嘴及液承接板同步，并对于基板相对移动。
Claims (6)
1.一种基板分析方法，利用基板分析用的喷嘴，该基板分析用的喷嘴从前端送出分析液，并且以所送出的分析液扫描基板表面之后抽吸分析液，
该基板分析方法在与喷嘴之前端相对置的位置，配置用以承接被送出的分析液的液承接板，且将从前端送出的分析液保持在喷嘴的前端与液承接板之间，
且在喷嘴的前端与液承接板之间，以可插入基板端部的方式对基板进行位置调整，
并且使基板端部接触于保持在喷嘴的前端与液承接板之间的分析液，
且在基板端部接触于分析液的状态下，使喷嘴及液承接板沿着基板的周缘同时地移动，以分析基板端部。
2.根据权利要求1所述的基板分析方法，其中，液承接板具有疏水性。
3.根据权利要求1或2所述的基板分析方法，其中，喷嘴以三重管所构成，该三重管具有：送出并抽吸分析液的配管、以包围要扫描的分析液的方式设置在配管的外周的第一外管、设置在第一外管的外周侧的第二外管；该喷嘴并具有：第一排气装置，是将配管与第一外管之间设为排气路径；以及第二排气装置，是将第一外管与第二外管之间设为排气路径。
4.根据权利要求1或2所述的基板分析方法，其中，喷嘴以二重管所构成，该二重管具有：送出并抽吸分析液的喷嘴本体、及以包围要扫描的分析液的方式配置在喷嘴本体的外周的外管；该喷嘴并具有将喷嘴本体与外管之间设为排气路径的排气装置。
5.一种基板分析装置，具备基板分析用的喷嘴，该基板分析用的喷嘴从前端送出分析液，并且以所送出的分析液扫描基板表面之后抽吸分析液，且该基板分析装置具备：
基板分析用的喷嘴以三重管所构成，该三重管具有：送出并抽吸分析液的配管、以包围要扫描的分析液的方式设置在配管的外周的第一外管、及设置在第一外管的外周侧的第二外管；该喷嘴并具有：第一排气装置，是将配管与第一外管之间设为排气路径；以及第二排气装置，是将第一外管与第二外管之间设为排气路径；
液承接板控制装置，是在与喷嘴的前端相对置的位置，配置有用以承接从配管送出的分析液的液承接板；以及
驱动装置，是可使喷嘴及液承接板同步，并对于基板相对移动。
6.一种基板分析装置，具备基板分析用的喷嘴，该基板分析用的喷嘴从前端送出分析液，并且以所送出的分析液扫描基板表面之后抽吸分析液，且该基板分析装置具备：
基板分析用的喷嘴以二重管所构成，该二重管具有：送出并抽吸分析液的喷嘴本体、以包围要扫描的分析液的方式设置在喷嘴本体的外周的外管；该喷嘴并具有将喷嘴本体与外管之间设为排气路径的排气装置；
液承接板控制装置，是在与喷嘴的前端相对置的位置，配置有用以承接从配管送出的分析液的液承接板；以及
驱动装置，是可使喷嘴及液承接板同步，并对于基板相对移动。
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