JP2006108364A - Droplet holder and impurity collection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴保持具及びこの液滴保持具を用いた不純物回収方法に係わり、特に半導体基板表面あるいは薄膜中に存在する不純物の分析を行うために好適なものに関する。 The present invention relates to a droplet holder and an impurity recovery method using the droplet holder, and more particularly to a suitable one for analyzing impurities present on the surface of a semiconductor substrate or in a thin film.
VPD(Vapor Phase Decomposition)やWSA(Wafer Surface Analysis)は、後述する非特許文献1に記載されているように、半導体基板の表面や薄膜中の微量不純物を化学的に分析する手法として広く知られている。 VPD (Vapor Phase Decomposition) and WSA (Wafer Surface Analysis) are widely known as methods for chemically analyzing trace impurities in the surface of a semiconductor substrate and in a thin film, as described in Non-Patent Document 1 described later. ing.
これらの手法は、半導体基板をフッ酸蒸気に暴露して薄膜や自然酸化膜を溶解すると共に、基板表面を疎水性化することで、少量(100〜200μl)の酸溶液での基板表面あるいは薄膜中の不純物の回収を可能としている。 In these methods, a semiconductor substrate is exposed to hydrofluoric acid vapor to dissolve a thin film and a natural oxide film, and the substrate surface is made hydrophobic, whereby a substrate surface or a thin film with a small amount (100 to 200 μl) of an acid solution is used. Impurities can be recovered.
具体的には、フッ酸蒸気に暴露した基板上に回収液滴を滴下し、筒状の専用保持具で回収液滴を移動させることで、不純物の回収を行っている。 Specifically, the recovered droplets are dropped on a substrate exposed to hydrofluoric acid vapor, and the recovered droplets are moved by a cylindrical dedicated holder to recover the impurities.
しかしながら、例えばイオン注入した基板表面のように、その後にフッ酸蒸気に暴露して疎水化した場合であっても、回収液滴と基板表面との接触角が90度以下である基板については、回収液滴を保持することができなかった。このため、従来は不純物の回収が可能な試料の範囲が狭く限定されるという問題があった。
本発明は上記事情に鑑み、基板表面上における液滴保持性を高めることで、不純物の回収が可能な試料の範囲を拡げることが可能な液滴保持具及び不純物回収方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, the present invention has an object to provide a droplet holder and an impurity recovery method capable of expanding the range of a sample capable of recovering impurities by enhancing droplet retention on a substrate surface. And
本発明の一態様による液滴保持具は、
管状の形状を有し、少なくとも一端に開口面積が40mm2以下である開口部を有し、かつ前記一端の端面にテーパが設けられており、
耐酸性かつ撥水性を有するフッ素系樹脂から成ることを特徴とする。
A droplet holder according to an aspect of the present invention includes:
It has a tubular shape, has an opening having an opening area of 40 mm 2 or less at least at one end, and is provided with a taper on the end face of the one end,
It is made of a fluorine resin having acid resistance and water repellency.
本発明の一態様による不純物回収方法は、
半導体基板を、酸蒸気に所定時間暴露する工程と、
滴下された液滴を前記半導体基板の表面に接触した状態で、請求項1又は2記載の液滴保持具を用いて、前記半導体基板の表面上を走査する工程と、
を備えることを特徴とする。
An impurity recovery method according to an aspect of the present invention includes:
Exposing the semiconductor substrate to acid vapor for a predetermined time;
Scanning the surface of the semiconductor substrate using the droplet holder according to claim 1 or 2 in a state where the dropped droplet is in contact with the surface of the semiconductor substrate;
It is characterized by providing.
本発明の液滴保持具及び不純物回収方法によれば、基板表面上における液滴保持性が向上し、不純物の回収が可能な試料の範囲が拡大される。 According to the droplet holder and the impurity recovery method of the present invention, the droplet retention on the substrate surface is improved, and the range of samples capable of recovering impurities is expanded.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1)実施の形態1
図1に示されたように、容器101内に収納された半導体基板102の表面を、導入口101aから排出口101bへ向けて矢印で示されたように容器101内に導入されたフッ酸蒸気103に暴露して、半導体基板101の表面に存在する自然酸化膜104を溶解すると共に、半導体基板102の表面を疎水性化する。
(1) Embodiment 1
As shown in FIG. 1, the hydrofluoric acid vapor introduced into the
これにより、図2に示されたように、半導体基板102の表面上に存在した自然酸化膜104が溶解した状態(膜104a)になる。
As a result, as shown in FIG. 2, the
この後、半導体基板102の表面上に、少量(100〜200μl)の酸溶液として、例えば2%wtHF/2%wtH2O2を滴下し、液滴保持具を用いて回収液滴を移動させることで、不純物の回収を行う。
Thereafter, for example, 2% wtHF / 2% wtH 2 O 2 is dropped as a small amount (100 to 200 μl) of an acid solution on the surface of the
ここで、比較例として図3、図4に示されたような筒状の液滴保持具201では、下部の端面が長手方向に対して垂直に形成されている。
Here, in the
図3に示されたように、半導体基板102の表面と回収液滴との接触角θが90度以上である場合には、液滴保持具201によって回収液滴202を保持しつつ基板表面上を走査することができる。
As shown in FIG. 3, when the contact angle θ between the surface of the
しかし、イオン注入した基板表面のように、その後、フッ酸蒸気に暴露して疎水性化した後であっても、図4に示されたように、半導体基板102の表面と回収液滴202との接触角θが90度未満である場合には、回収液滴202を保持することができない。このため、比較例による液滴保持具201を用いた場合には、不純物の回収が可能な試料の範囲が狭く限定されることとなる。
However, as shown in FIG. 4, the surface of the
これに対し、図5に示された本実施の形態による液滴保持具301は、次のような構成を備えている。
1)耐酸性及び撥水性に優れた材質であるフッ素系樹脂(PTFE)を用いて作製されている。
2)筒状であって、少なくとも一箇所に、面積Aが40mm2以下である開口部を有する。
3)開口部の下部の端面に、長手方向に対して垂直な端面からの角度θ1が0度を超えて90度未満のテーパ302が設けられている。
On the other hand, the
1) It is produced using a fluororesin (PTFE) which is a material excellent in acid resistance and water repellency.
2) It is cylindrical and has an opening having an area A of 40 mm 2 or less in at least one place.
3) A
これにより、図6、図7において矢印で示されたように、液滴保持具301で回収液滴202を保持した状態で、溶解された自然酸化膜104aが存在する半導体基板102の表面を走査する。
Accordingly, as indicated by arrows in FIGS. 6 and 7, the surface of the
これにより、半導体基板102中、あるいは溶解された自然酸化膜104a中に存在する不純物が回収液滴302中に溶解される。
Thereby, impurities present in the
この回収液滴302に含まれている不純物を、図示されていない分析装置を用いて分析することにより、基板表面上あるいは自然酸化膜中に存在する微量な不純物を分析することができる。
By analyzing the impurities contained in the recovered
分析装置として、例えば原子吸光分析装置、誘導結合プラズマ質量分析装置、誘導結合プラズマ発光分析装置、イオンクロマト分析装置、蛍光X線分析装置もしくは全反射蛍光X線分析装置等、回収液滴中の不純物を分析し得るものであれば、いかなるものを用いてもよい。 Analyzes such as atomic absorption spectrometers, inductively coupled plasma mass spectrometers, inductively coupled plasma emission spectrometers, ion chromatograph analyzers, fluorescent X-ray analyzers or total reflection X-ray fluorescence analyzers, etc. Anything can be used as long as it can be analyzed.
図8に、液滴保持具における液滴保持率の開口面積に対する依存性を示す。 FIG. 8 shows the dependency of the droplet retention rate on the opening area in the droplet holder.
より詳細には、開口面積が異なる複数の液滴保持具301毎に、上述したイオン注入(以下、プロセスAという)を行っていない未処理の半導体基板(bareSi)に自然酸化膜を溶解させる処理を行ったものと、プロセスAの処理を行った後に、自然酸化膜を溶解させる処理を行ったものとに対して、上記不純物回収走査作業を行った時の液滴保持率を示す。
More specifically, for each of a plurality of
尚、ここで液滴保持率は、(回収液滴を保持しながら走査することができた距離)/(ウェーハ全面走査距離)×100とする。即ち、基板表面の全面を走査することができた場合には、100%となる。 Here, the droplet holding ratio is (distance that can be scanned while holding the recovered droplet) / (wafer entire surface scanning distance) × 100. That is, when the entire surface of the substrate can be scanned, it becomes 100%.
図8より明らかなように、未処理の半導体基板に対しては、液滴保持具における開口面積への液滴保持率の依存性は低い。 As is clear from FIG. 8, the dependency of the droplet retention rate on the opening area of the droplet holder is low for an unprocessed semiconductor substrate.
未処理基板の場合には、フッ酸蒸気等に暴露して自然酸化膜が溶解されると、基板表面が疎水性状態になる。このため、撥水性のPTFE素材で作製された液滴保持具を用いることで、比較的容易に回収液滴を保持することが可能である。 In the case of an untreated substrate, when the natural oxide film is dissolved by exposure to hydrofluoric acid vapor or the like, the substrate surface becomes hydrophobic. For this reason, it is possible to hold the recovered droplets relatively easily by using a droplet holder made of a water-repellent PTFE material.
しかし、プロセスAの処理を行った半導体基板では、その後、フッ酸蒸気に暴露した後であっても、回収液滴と走査基板との接触角が40度程度であり、回収液滴と基板との間の力が比較的大きく回収液滴が液滴保持具の下に落ちやすい。このため、開口面積が40mm2以下でないと回収液滴を保持することが困難である。 However, in the semiconductor substrate subjected to the process A, the contact angle between the recovered droplet and the scanning substrate is about 40 degrees even after exposure to hydrofluoric acid vapor. The force between the two is relatively large, and the recovered droplet is likely to fall under the droplet holder. For this reason, it is difficult to hold the recovered liquid droplets unless the opening area is 40 mm 2 or less.
よって、プロセスAの処理を行っていない半導体基板よりも、開口面積を小さくして回収液滴を上部に引く力をより高めることが必要となる。 Therefore, it is necessary to make the opening area smaller and to increase the force for pulling the recovered droplet upward than the semiconductor substrate not subjected to the process A.
そこで、本実施の形態1では、液滴保持具301の開口率を40mm2以下とすることで、キャピラリー効果により回収液滴を上方向へ引く力を増して保持力を向上させることにより、液滴保持性を向上させている。
Therefore, in the first embodiment, by setting the aperture ratio of the
図9に、液滴保持具における液滴保持率の治具形状依存性を示す。より具体的には、プロセスAで処理した後、自然酸化膜を溶解する処理を行った半導体基板に対して、下部の端面にテーパを設けた本実施の形態1による液滴保持具301を用いた場合と、テーパが形成されていない比較例による液滴保持具201を用いた場合におけるそれぞれの液滴保持率を測定した結果を示す。
FIG. 9 shows the jig shape dependency of the droplet retention rate in the droplet holder. More specifically, the
図9より、テーパを設けた本実施の形態1による液滴保持具301の方が、より液滴保持率が向上することがわかる。
From FIG. 9, it can be seen that the
比較例による液滴保持具201では、図10に示されたように、液滴保持具201の下部端面が長手方向に対して垂直であるため、半導体基板102と液滴保持具201の下部端面との隙間から回収液滴202が洩れて引いた状態となり、保持率が低下する。
In the
一方、本実施の形態1による液滴保持具301では、下部端面にテーパ302が形成されているため、半導体基板102と液滴保持具301の下部端面との隙間から回収液滴202が洩れにくく、保持率が向上する。
On the other hand, in the
このように、本実施の形態1の液滴保持具及びこれを用いた不純物回収方法によれば、液滴保持性が高いため、不純物の回収が可能な試料の範囲を拡げることが可能である。 Thus, according to the droplet holder of the first embodiment and the impurity recovery method using the same, since the droplet retention is high, it is possible to expand the range of samples from which impurities can be recovered. .
(2)実施の形態2
本発明の実施の形態2による液滴保持具及びこれを用いた不純物回収方法について説明する。
(2) Embodiment 2
A droplet holder according to Embodiment 2 of the present invention and an impurity recovery method using the same will be described.
上記実施の形態1による液滴保持具301では、下部端面において外側に向かって傾斜したテーパ302が設けられている。
The
これに対し、本実施の形態2による液滴保持具401は、図12に示されるように、下部端面において内側に向かって傾斜したテーパ402が設けられている。
On the other hand, as shown in FIG. 12, the
このような本実施の形態2によっても、液滴保持性を向上させることができる。 Such a second embodiment can also improve the droplet retention.
(3)実施の形態3
図13に、本発明の実施の形態3による液滴保持具の構成を示す。
(3) Embodiment 3
FIG. 13 shows a configuration of a droplet holder according to Embodiment 3 of the present invention.
本実施の形態3による液滴保持具701は、2段階開口の構造をとり、上部にキャピラリー効果を狙った細管部701(開口面積7mm2)と、下部に回収液滴202と半導体基板102との接触面積(開口面積A2)を大きくして走査時間を短縮するため、細管部701より開口面積が大きい太管部702とを有する。
The
図14に、液滴保持率の最大開口面積A2への依存性を示す。 FIG. 14 shows the dependency of the droplet retention rate on the maximum opening area A2.
この図8より、最大開口面積A2が80mm2を超えると、回収液滴202の液滴量(100〜200μl)に対して開口面積が大きくなりすぎて、回収液滴202を保持することができないことが分かる。
From FIG. 8, when the maximum opening area A2 exceeds 80 mm 2 , the opening area becomes too large with respect to the droplet amount (100 to 200 μl) of the
そこで、本実施の形態3による太管部702における最大開口面積A2は、80mm2以下に設定されている。
Therefore, the maximum opening area A2 in the
その一方で、開口面積A2が10mm2未満になると、基板表面を走査する時間が長くなり作業効率が低下する。そこで、開口面積A2の面積は、10mm2以上で80mm2以下に設定されている。 On the other hand, when the opening area A2 is less than 10 mm 2 , the time for scanning the substrate surface becomes long and the working efficiency decreases. Therefore, the area of the opening area A2 is set to 10 mm 2 or more and 80 mm 2 or less.
上述した実施の形態はいずれも一例であって、本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲内において様々に変形することが可能である。 The above-described embodiments are merely examples and do not limit the present invention, and various modifications can be made within the technical scope of the present invention.
101 密閉容器
102 半導体基板
103 フッ酸蒸気
104 自然酸化膜
104a 溶解された自然酸化膜
202 回収液滴
301、401、701 液滴保持具
302、402 テーパ
702 細管部
703 太管部
DESCRIPTION OF
702 Narrow tube
703 Thick pipe section
Claims (5)
耐酸性かつ撥水性を有するフッ素系樹脂から成ることを特徴とする液滴保持具。 It has a tubular shape, has an opening having an opening area of 40 mm 2 or less at least at one end, and is provided with a taper on the end face of the one end,
A droplet holder made of a fluorine-based resin having acid resistance and water repellency.
前記第1の管部は、開口面積が10mm2以上から80mm2以下の範囲にあり、
前記第2の管部は、前記第1の管部より開口面積が小さく、かつ40mm2以下であることを特徴とする請求項1記載の液滴保持具。 The opening is provided with a first tube portion and a second tube portion along the longitudinal direction from the end face,
The first tube portion has an opening area in a range of 10 mm 2 or more and 80 mm 2 or less,
The droplet holder according to claim 1, wherein the second tube portion has an opening area smaller than that of the first tube portion and is 40 mm 2 or less.
滴下された液滴を前記半導体基板の表面に接触した状態で、請求項1又は2記載の液滴保持具を用いて、前記半導体基板の表面上を走査する工程と、
を備えることを特徴とする不純物回収方法。 Exposing the semiconductor substrate to acid vapor for a predetermined time;
Scanning the surface of the semiconductor substrate using the droplet holder according to claim 1 or 2 in a state where the dropped droplet is in contact with the surface of the semiconductor substrate;
An impurity recovery method comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004292577A JP2006108364A (en) | 2004-10-05 | 2004-10-05 | Droplet holder and impurity collection method |
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Cited By (2)
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US7685895B2 (en) * | 2004-01-29 | 2010-03-30 | Nas Giken Inc. | Substrate inspection device, substrate inspection method, and recovery tool |
KR102223660B1 (en) * | 2020-10-06 | 2021-03-05 | 주식회사 위드텍 | Nozzle and method for sampling the contaminant of the wafer surface |
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2004
- 2004-10-05 JP JP2004292577A patent/JP2006108364A/en active Pending
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