JP2000088717A - 微量有機物捕集装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被測定物上に存在している微量の有機不純物を
効率よく離脱させ、ほぼ漏れなく捕集でき、高い感度で
分析することが可能になり、しかも、被測定物の表面の
平坦部のみならず、凹凸面部、段差部などの微量の有機
不純物を支障なく捕集でき、簡便な構成で使い勝手がよ
い微量有機物捕集装置を提供する。 【解決手段】内管１１および外管１２の各先端面が開放
状態の二重管２０と、外管の先端面からキャリアガスを
吹き出すように外管の一端側からキャリアガスを供給す
るキャリアガス供給部１３と、内管の先端面から有機物
を含むキャリアガスを吸引するように内管の一端側に連
結されたキャリアガス吸引用のポンプ１６と、内管とポ
ンプとの間のキャリアガス吸引経路に挿入された有機物
捕集用の捕集管１４とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体表面上の微量
の有機物を捕集するための微量有機物捕集装置に係り、
例えば半導体装置の製造に際して使用されるサンプルと
なる半導体基板の表面の有機不純物を捕集して分析する
ために使用される。

【０００２】

【従来の技術】半導体基板の表面に形成された半導体薄
膜中にＮａ，Ｋ，Ｆｅなどの金属等の無機不純物が存在
すると、その量が微量であっても半導体基板上に形成さ
れる素子の電気的特性に大きな影響を与えることは周知
である。

【０００３】従って、素子の電気的特性を向上させるた
めには、半導体薄膜中の不純物の含有量を極力抑える必
要があり、そのためには、基板表面の無機不純物量を正
確に把握して不純物を制御あるいは除去する必要があ
る。

【０００４】一般に、被測定半導体基板の表面の無機不
純物の量を把握するために、基板表面の酸化膜を予め弗
化水素酸蒸気中に暴露することにより溶解して疎水性化
した基板表面の中央部に不純物回収液を滴下した後、回
収液滴を走査することにより酸化膜中および前記基板表
面上の不純物を回収液滴に取り込んで回収している。

【０００５】一方、半導体製造プロセスにおいて、被測
定半導体基板の表面に存在する有機物等の不純物汚染に
ついても、前記無機不純物と同様に制御あるいは除去す
る必要があることは周知である。

【０００６】ところで、特開平７−１０３８６３号公報
の「付着物検査装置および付着物検査方法」には、「ス
テージ上に非測定部品を載置し、部品表面に吹付けノズ
ルからガス（乾燥空気、不活性ガス）を吹付け、この部
品表面に吹付けられたガスを捕集吸引管により捕集し、
ガスに含まれる付着物をダストカウンタなどの検査手段
により検査する」技術が開示されている。なお、前記吹
付けノズルおよび捕集吸引管捕集の一方端を覆うように
捕集カバーを設けることにより、捕集カバー内のガスを
効率よく捕集する点も開示されている。

【０００７】しかし、この「付着物検査装置および付着
物検査方法」は、半導体製造装置に組み込まれている部
品の付着物検査を想定しており、被測定物の表面の微量
の有機不純物を被測定部材の表面から効率よく離脱させ
る具体的手段は開示されていない。また、吹付けノズル
および捕集吸引管捕集の一方端を覆うように捕集カバー
を設ける技術は、捕集カバーを余分に必要とし、被測定
物の表面の凹凸面部、段差部などの付着物を捕集しよう
とする際に捕集カバーが邪魔になることもあり、付着物
検査装置の使い勝手が悪化する場合がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
付着物検査装置は、被測定物の表面の凹凸面部、段差部
などの付着物を捕集しようとする際に装置の使い勝手が
悪化する場合があり、被測定物の表面の微量の有機不純
物を被測定部材の表面から離脱させる際の効率面で問題
があった。

【０００９】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、被測定物上に存在している微量の有機不純物
を効率よく離脱させ、ほぼ漏れなく捕集でき、高い感度
で分析することが可能になり、しかも、被測定物の表面
の平坦部のみならず、凹凸面部、段差部などの微量の有
機不純物を支障なく捕集でき、簡便な構成で使い勝手が
よい微量有機物捕集装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の微量有機物捕集
装置は、内管および外管が配設され、それぞれの一方の
先端面が開放状態の二重管と、前記外管の先端面からキ
ャリアガスを吹き出すように前記外管の一端側からキャ
リアガスを供給するキャリアガス供給部と、前記内管の
先端面から有機物を含むキャリアガスを吸引するように
前記内管の一端側に連結されたキャリアガス吸引装置
と、前記内管と前記キャリアガス吸引装置との間のキャ
リアガス吸引経路に挿入された有機物捕集用の捕集管と
を具備することを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。 ＜第１実施例＞図１は、本発明の第１の実施例に係る半
導体基板表面の微量の有機不純物を捕集する微量有機物
捕集装置の一例を示している。

【００１２】図１において、１０は被測定基板（本例で
は半導体基板）であり、水平面内で二次元方向（ＸＹ方
向）方向に駆動可能なステージ（図示せず）上に水平状
態に載置されて保持される。

【００１３】２０は二重管であり、その断面構造の一例
を図２に示している。この二重管２０は、内管１１およ
び外管１２が同心的に配設されて一体的に組み立てられ
てなり、内管１１および外管１２は、それぞれ例えばシ
リコンスチールのように、内面を不活性化処理すること
により有機物の吸着性を抑制した配管からなる。内管１
１の内径は例えば１／１６インチ、外管１２の内径は例
えば１／４インチである。

【００１４】上記二重管２０のうち、外管１２の一端側
はキャリアガス（例えば高純度のヘリウムガス；Ｈｅガ
ス）を供給するためのキャリアガス供給部１３に連結さ
れており、内管１１の一端側は捕集管１４および接続配
管１５を介してキャリアガス吸引装置（例えばポンプ）
１６に連結されている。

【００１５】上記捕集管１４は、活性炭やシリカゲルに
比べて吸水性が低い例えばＴＥＮＡＸ吸着剤（Buchem B
V 社登録商標）のような固体吸着剤を充填したチューブ
を用いている。

【００１６】また、上記捕集管１４は、前記内管１１お
よび接続配管１５に対して着脱自在に連結されており、
この連結部には、前記二重管と同様に内面を不活性化処
理したシリコンスチール用ジョイント（図示せず）を用
いている。

【００１７】また、前記二重管２０の他端側（先端側）
は開放状態になっており、外管１２の先端面は内管１１
の先端面に対してほぼ同一面上あるいは少し突出してい
る。１７は前記キャリアガス供給部１３を高温に加熱す
る（キャリアガスを例えば３００℃程度の加熱する）た
めのヒータであり、１８は前記外管１２内を通過するキ
ャリアガスを保温するように外管１２を加熱するために
外管１２の外面部（二重管２０の周辺部）を覆うように
設けられたテープヒータである。

【００１８】上記微量有機物捕集装置の使用に際して、
二重管２０のそれぞれ開放状態の先端を半導体基板１０
の任意の被測定領域の表面に対して例えば１〜２ｍｍの
距離に近接させて対向するように配置し、ヒータ１７に
より加熱されているキャリアガス供給部１３からキャリ
アガスを一定流量（例えば０．５Ｌ／ｍｉｎ）で供給
し、保温状態の外管１２を通して例えば３００℃程度の
キャリアガスを基板１０上に一定流量で吹き付ける。

【００１９】このように基板１０上の有機物に高温のキ
ャリアガスを接触させて基板上の有機物を離脱させると
同時に、離脱した有機物をキャリアガスと共に内管１１
から一定流量（例えば０．４Ｌ／ｍｉｎ）でポンプ１６
により吸引する。そして、キャリアガスはポンプ１６に
より吸引して排出し、キャリアガス中の微量な有機物を
捕集管１４で捕集する。

【００２０】上記したように外管１２から流出するキャ
リアガスの流量より内管１１から吸引するキャリアガス
の流量を小さく設定しておくことにより、外管１２から
流出するキャリアガスの一部は二重管２０の外側へ放出
されるので、外気の巻き込みによる有機物の混入を防止
することができる。

【００２１】このようなキャリアガスの供給・有機物の
吸引を一定時間実施した後、捕集管１４を取り外し、捕
集された有機物を例えば２８０℃程度の加熱脱着により
分離と、ガスクロマトグラフやガスクロマトグラフ質量
分析装置等の有機物検出器に送り、有機物の定性、定量
測定を行う。

【００２２】なお、上記したような微量な有機物を離脱
させて捕集する処理は、クリーンな空間環境下（例えば
容器内、クリーンルーム内）で実施することが望まし
い。即ち、上記実施例の微量有機物捕集装置において
は、高温のキャリアガスを被測定基板１０の表面の被測
定領域に対して部分的に吹き付け、基板上の有機物を昇
温させて離脱させるので、効率よく離脱させることがで
きる。

【００２３】したがって、被測定基板１０の表面の任意
の場所に付着した有機物を効率よく捕集できるので、表
面の有機汚染の面内分布を容易に測定することが可能に
なる。

【００２４】また、二重管２０のそれぞれ開放状態の先
端を基板１０の被測定領域の表面に近接させて対向する
ように配置し、キャリアガスを外管１２から供給して基
板１０上の有機物を離脱させると同時に、離脱した有機
物をキャリアガスと共に外管１２の中心部に位置する内
管１１から吸引して有機物のみを捕集管１４で捕集する
ので、離脱した有機物をほぼ漏れなく捕集でき、高い感
度で分析することが可能になる。

【００２５】また、二重管２０のそれぞれ開放状態の先
端は比較的小径であり、先端付近には捕集カバーのよう
に余分な部材が存在しない簡便な構成であり、被測定物
に対して部分的な有機物捕集が可能になる。

【００２６】したがって、半導体基板１０とかパターン
露光用のマスク基板とか液晶ガラス基板の表面のような
平坦部は勿論のこと、凹凸面部、段差部などが存在する
様々な表面形状を有するその他の様々なサンプル（被測
定物）に対しても比較的小さな領域から微量の有機不純
物を支障なく捕集でき、使い勝手がよい。

【００２７】例えば、近年になって重要視されている半
導体装置製造用のクリーンルームの建築部材（壁材な
ど）の有機汚染についても、試料を切り出すなどの前処
理を行うことなく、有機不純物の測定が可能になる。

【００２８】この場合、クリーンルームの壁材の有機不
純物を捕集するのであれば、壁材の近傍まで微量有機物
捕集装置を運搬すればよく、この際、前記キャリアガス
供給部１３と、二重管２０と、捕集管１４とに分割して
運搬することができる。

【００２９】＜第２実施例＞図３（ａ）は、図１中およ
び図２に示した二重管２０の変形例に係る三重管３０の
断面構造の一例を示しており、それを用いた微量有機物
捕集装置の一例を図３（ｂ）に示している。

【００３０】この三重管３０は、図２に示した二重管２
０の外側に断熱材３１を介してさらに外管（最外管）３
２を設けたものであり、最外管３２の一端側から冷却し
たキャリアガス（例えば室温のヘリウムガス）を一定流
量（例えば１Ｌ／ｍｉｎ）で供給し、最外管３２の先端
面から低温のキャリアガスを吹き出すようにしたもので
ある。この場合、最外管３２内のキャリアガスは最外管
３２と二重管の外管１２との間に存在する断熱材３１に
より低温状態が維持される。

【００３１】このような三重管３０を使用することによ
って、二重管の外管１２から高温のキャリアガスを被測
定基板１０の表面の被測定領域に対して部分的に吹き付
け、基板１０上の有機物を昇温させて離脱させ、この有
機物をポンプにより内管１１に吸引する際、ポンプによ
り吸引しきれなかった有機物の一部が存在したとして
も、最外管３２の先端面から流出する低温のキャリアガ
スによって被測定基板１０の表面の被測定領域に再び吸
着させることが可能になる。

【００３２】この場合、最外管３２から流出するキャリ
アガスの流量を二重管の外管１２から流出するキャリア
ガスの流量より大きく設定しておくことにより、ポンプ
により吸引しきれなかった有機物の一部が外管１２から
流出するキャリアガスとともに外部へ放出されることを
防止することができる。

【００３３】

【発明の効果】上述したように本発明の微量有機物捕集
装置によれば、被測定物上に存在している微量の有機不
純物を効率よく離脱させ、ほぼ漏れなく捕集でき、高い
感度で分析することが可能になり、しかも、被測定物の
表面の平坦部のみならず、凹凸面部、段差部などの微量
の有機不純物を支障なく捕集でき、簡便な構成で使い勝
手がよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体基板表
面の微量の有機不純物を捕集する微量有機物捕集装置の
一例を示す構成説明図。

【図２】図１中の二重管の構造の一例を示す断面図。

【図３】図１中および図２の二重管の変形例に係る三重
管の構造の一例およびそれを用いた微量有機物捕集装置
の一例を示す断面図。

【符号の説明】

２０…二重管、 １１…内管、 １２…外管、 １３…キャリアガス供給部、 １４…捕集管、 １５…接続配管、 １６…吸引用のポンプ、 １７…ヒータ、 １８…テープヒータ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内管および外管が配設され、それぞれの
   一方の先端面が開放状態の二重管と、 前記外管の先端面からキャリアガスを吹き出すように前
   記外管の一端側からキャリアガスを供給するキャリアガ
   ス供給部と、 前記内管の先端面から有機物を含むキャリアガスを吸引
   するように前記内管の一端側に連結されたキャリアガス
   吸引装置と、 前記内管と前記キャリアガス吸引装置との間のキャリア
   ガス吸引経路に挿入された有機物捕集用の捕集管とを具
   備することを特徴とする微量有機物捕集装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の微量有機物捕集装置にお
   いて、 前記二重管は、それぞれ内面を不活性化処理することに
   より有機物の吸着性を抑制した配管からなり、 前記捕集管は、吸水性が低い固体吸着剤を充填したチュ
   ーブが用いられていることを特徴とする微量有機物捕集
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の微量有機物捕集
   装置において、さらに、 前記キャリアガス供給部の内部のキャリアガスを加熱す
   るための加熱手段と、 前記外管内を通過するキャリアガスを保温する保温手段
   とを具備することを特徴とする微量有機物捕集装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
   微量有機物捕集装置において、 前記外管から流出するキャリアガスの流量より前記内管
   から吸引するキャリアガスの流量が小さく設定されてい
   ることを特徴とする微量有機物捕集装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
   微量有機物捕集装置において、 前記二重管の外側に断熱材を介してさらに外管が設けら
   れ、前記最も外側の外管の先端面から前記二重管の外管
   内のキャリアガスよりも低温のキャリアガスを吹き出す
   ように前記最も外側の外管の一端側から低温のキャリア
   ガスを供給することを特徴とする微量有機物捕集装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の微量有機物捕集装置にお
   いて、 前記最も外側の外管から流出するキャリアガスの流量
   は、前記二重管の外管から流出するキャリアガスの流量
   より大きく設定されていることを特徴とする微量有機物
   捕集装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
   微量有機物捕集装置において、 前記捕集管は、前記キャリアガス吸引経路に対して着脱
   自在に連結されていることを特徴とする微量有機物捕集
   装置。