JP6547197B2 - 基板汚染分析システム - Google Patents
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Description
本発明は、基板汚染分析システムに関する。
半導体基板などの基板に含まれる汚染物質を分析する場合、測定対象となる汚染物質が微量であり分析が困難な場合がある。このような場合に用いられる方法として、汚染物質を液滴で回収して一か所に収集する気相分解（VPD：Vapor Phase Decomposition）法が知られている。また、VPDによって汚染物質を回収し、当該汚染物質の分析を行う方法として、液体のまま分析する誘導結合プラズマ質量分析装置（ICP-MS）、原子吸光分光分析装置（AAS）または回収液を乾燥させて分析する全反射蛍光Ｘ線分析装置（TXRF）がある。
例えば、基板表面に存在する被測定物を溶解後乾燥させて基板表面に保持する試料前処理装置や、蛍光Ｘ線分析装置等を備えた蛍光Ｘ線分析システムが知られている（特許文献１参照）。
また、汚染物質を液滴で回収して一か所に収集する装置として、円形の開口から気体を噴き出す治具を有する基板処理装置が知られている（特許文献２参照）。特許文献２には、基板の表面に付着した液滴を開口で囲う様に治具を保持し、開口から噴き出した気体を基板の表面に吹き付けながら治具を基板の表面に沿って移動させる点が開示されている。
基板は、単一の材料によって製造されたものに限られず、表面に膜が形成されるものが存在する。例えば、半導体製品を製造する為に用いられるＳｉ基板は、Ｓｉ単体で形成された製品だけでなく、Ｓｉ基板の表面を酸化することにより、表面にＳｉＯ２の膜が形成された製品等がある。
ここで、表面にＳｉＯ２等の膜を形成する過程で膜中に混入する不純物と、膜を形成後に膜の表面に付着する不純物とが存在する。不純物の混入を少なくするためには、膜中に存在する不純物と、膜の表面に存在する不純物と、を個別に知る必要がある。
しかしながら、上記特許文献１のような蛍光Ｘ線分析システムや、当該蛍光Ｘ線分析システムに上記特許文献２のような基板処理装置を組み合わせた蛍光Ｘ線分析システムは、膜中に存在する不純物と、膜の表面に存在する不純物と、を個別に分析することはできなかった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、膜中に存在する不純物と、膜の表面に存在する不純物と、を個別に分析することができる基板汚染分析システムを提供することにある。
請求項１に記載の基板汚染分析システムは、第１基板の表面に形成された膜と反応する気体に曝して、前記膜を溶解する気相分解装置と、前記膜が溶解される前に被測定物を第１測定位置に移動させる第１回収動作と、前記膜が溶解された後に前記被測定物を第２測定位置に移動させる第２回収動作と、を行う回収装置と、前記回収装置が前記第１回収動作及び前記第２回収動作を行うごとに、前記被測定物を分析する分析装置と、を有することを特徴とする。
請求項２に記載の基板汚染分析システムは、請求項１に記載の基板汚染分析システムにおいて、前記被測定物は、前記膜の表面に存在する第１被測定物と、前記膜の中に存在する第２被測定物と、を含み、前記第１回収動作によって移動される前記被測定物は、前記第１被測定物を含み、前記第２回収動作によって移動される前記被測定物は、前記第２被測定物を含み、前記分析装置は、前記第１被測定物と前記第２被測定物を個別に分析する、ことを特徴とする。
請求項３に記載の基板汚染分析システムは、請求項２に記載の基板汚染分析システムにおいて、前記分析装置は、前記第１基板に対し１次Ｘ線を全反射角未満の入射角で照射し、出射された蛍光Ｘ線に基づいて前記被測定物を分析する全反射型の蛍光Ｘ線分析装置であって、前記回収装置は、前記第１被測定物を前記膜の上の前記第１測定位置に移動させる前記第１回収動作を行い、前記蛍光Ｘ線分析装置は、前記第１被測定物に１次Ｘ線を照射して前記第１被測定物を分析し、前記気相分解装置は、前記膜の表面に前記第１被測定物が存在する状態で前記膜を溶解し、前記回収装置は、前記膜が溶解された後、前記第１被測定物とともに前記第２被測定物を前記第１基板表面の前記第２測定位置に移動させる前記第２回収動作を行い、前記蛍光Ｘ線分析装置は、前記第１被測定物とともに前記第２被測定物に１次Ｘ線を照射し、前記第１被測定物及び第２被測定物をあわせて分析し、該分析の結果から前記第１被測定物の分析結果を差し引いて前記第２被測定物の分析結果を算出する、ことを特徴とする。
請求項４に記載の基板汚染分析システムは、請求項３に記載の基板汚染分析システムにおいて、前記第１測定位置と前記第２測定位置は、前記第１基板上の同じ位置であることを特徴とする。
請求項５に記載の基板汚染分析システムは、請求項２に記載の基板汚染分析システムにおいて、前記回収装置は、前記第１被測定物を前記第１基板とは異なる第２基板表面の前記第１測定位置に移動させる前記第１回収動作を行い、前記気相分解装置は、前記膜の表面から前記第１被測定物が除去された状態で前記膜を溶解し、前記回収装置は、前記膜が溶解された後、前記第２被測定物を前記第１基板表面の前記第２測定位置に移動させる前記第２回収動作を行い、前記蛍光Ｘ線分析装置は、前記回収装置が前記第２回収動作を行う間に前記第１被測定物を分析し、前記回収装置が前記第２回収動作を行った後に前記第２被測定物を分析する、ことを特徴とする。
請求項６に記載の基板汚染分析システムは、請求項２に記載の基板汚染分析システムにおいて、前記回収装置は、前記第１被測定物を前記第１基板とは異なる第２基板表面の前記第１測定位置に移動させる前記第１回収動作を行い、前記気相分解装置は、前記膜の表面から前記第１被測定物が除去された状態で前記膜を溶解し、前記回収装置は、前記膜が溶解された後、前記第２被測定物を前記第２基板表面の前記第２測定位置に移動させる前記第２回収動作を行い、前記蛍光Ｘ線分析装置は、前記第２基板の表面に移動された前記第１被測定物及び前記第２被測定物に対してそれぞれ個別に１次Ｘ線を照射し、前記第１被測定物及び第２被測定物を個別に分析する、ことを特徴とする。
請求項７に記載の基板汚染分析システムは、請求項１乃至６のいずれかに記載の基板汚染分析システムにおいて、前記回収装置は、前記被測定物を取り込む液滴を滴下する滴下口と、滴下された前記液滴の周囲に気体を吹き付ける噴出口と、を有するノズルを有することを特徴とする。
請求項８に記載の基板汚染分析システムは、請求項７に記載の基板汚染分析システムにおいて、前記回収装置は、前記被測定物を回収した液滴を移動する際に、前記液滴を保持する液滴保持部を有することを特徴とする。
請求項９に記載の基板汚染分析システムは、請求項７または８に記載の基板汚染分析システムにおいて、前記第１回収動作において前記回収装置が滴下する液滴は硝酸を含む溶液であって、前記第２回収動作において前記回収装置が滴下する液滴はフッ化水素酸を含む溶液であることを特徴とする。
請求項１０に記載の基板汚染分析システムは、請求項１または２に記載の基板汚染分析システムにおいて、前記分析装置は、誘導結合プラズマ質量分析装置または原子吸光分光分析装置であることを特徴とする。
請求項１乃至４、８及び９に記載の発明によれば、膜中に存在する不純物と、膜の表面に存在する不純物と、を個別に分析することができる。
また、請求項５に記載の発明によれば、分析に要する時間を短縮することができる。
また、請求項６に記載の発明によれば、基板を再度利用する場合に、再処理を行う手間を省くことができる。
また、請求項７に記載の発明によれば、回収動作を行う際に、液滴が基板上に残留することを防止できる。
[第１の実施形態]
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態（以下、第１の実施形態という）を説明する。図１（ａ）は、本発明に係る基板汚染分析システム１００を上面から見た図である。図１（ｂ）は、本発明に係る基板汚染分析システム１００を側面から見た図である。基板汚染分析システム１００は、搬送装置１０２と、気相分解装置１０４と、回収装置１０６と、蛍光Ｘ線分析装置１０８と、を有する。
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態（以下、第１の実施形態という）を説明する。図１（ａ）は、本発明に係る基板汚染分析システム１００を上面から見た図である。図１（ｂ）は、本発明に係る基板汚染分析システム１００を側面から見た図である。基板汚染分析システム１００は、搬送装置１０２と、気相分解装置１０４と、回収装置１０６と、蛍光Ｘ線分析装置１０８と、を有する。
なお、図１に示した配置レイアウトは一例に過ぎず、他の配置レイアウトであってもよい。例えば、図１に示した基板汚染分析システム１００に含まれる分析装置は、蛍光Ｘ線分析装置１０８であるが、蛍光Ｘ線分析装置１０８に代えて、誘導結合プラズマ質量分析装置または原子吸光分光分析装置を設ける構成としてもよい。誘導結合プラズマ質量分析装置及び原子吸光分光分析装置の詳細については、従来技術と同様であるため説明を省略する。
搬送装置１０２は、測定対象となる基板を搬送する。具体的には、例えば、搬送装置１０２は、高さを変化できる台座部１１０と、台座部１１０を移動させるレール部１１２と、基板を載置するハンド部１１４と、伸縮する伸縮部１１６と、とを有する。搬送装置１０２は、台座部１１０と、レール部１１２と、伸縮部１１６が動作することにより、基板を気相分解装置１０４と、回収装置１０６と、蛍光Ｘ線分析装置１０８と、の間で搬送する。基板には、後述する第１基板６０２と第２基板６０４が含まれる。
図２（ａ）は、気相分解装置１０４を上面から見た図である。図２（ｂ）は、気相分解装置１０４を側面から見た図である。気相分解装置１０４は、気相分解室２０２と、シャッター２０４と、基板載置台２０６と、導入管２０８と、排出管２１０と、を有する。気相分解室２０２は、例えばポリテトラフルオロエチレン等のフッ酸により腐食しない材料で形成される。
シャッター２０４は、搬送装置１０２が配置された部屋と接する面に設けられた搬入口に配置される。シャッター２０４は、基板を気相分解装置１０４に搬入または搬出する際に開閉される。基板載置台２０６は、搬送装置１０２によって搬送された基板が載置される。導入管２０８は、基板の表面に形成された膜を溶解する気体等を、気相分解室２０２に導入する。排出管２１０は、当該気体を気相分解室２０２から排出する。
ここで、第１基板６０２（図６参照）は、測定対象である基板である。例えば、第１基板６０２は、表面にＳｉＯ２等の膜が形成されたＳｉ基板である。当該Ｓｉ基板は、分析対象である被測定物が含まれる。被測定物は、膜の表面に存在する第１被測定物６０８（図６参照）と、膜の中に存在する第２被測定物６１０と、を含む。具体的には、例えば、第１被測定物６０８は、Ｓｉ基板の上にＳｉＯ２膜を形成した後に、ＳｉＯ２膜の表面に付着した不純物である。また、第２被測定物６１０（図６参照）は、ＳｉＯ２等を形成する過程でＳｉＯ２の膜中に混入した不純物である。第１被測定物６０８及び第２被測定物６１０は、例えばＦｅやＮｉ等である。
気相分解装置１０４は、第１基板６０２の表面に形成された膜と反応する気体に曝して、膜を溶解する。例えば、気相分解装置１０４は、当該Ｓｉ基板をフッ化水素に曝して、表面のＳｉＯ２膜を溶解する。当該化学反応は、下記化学式で表される。
具体的には、まず、シャッター２０４が開けられる。第１基板６０２は、搬送装置１０２によって搬入口から気相分解室２０２に搬送され、基板載置台２０６に載置される。シャッター２０４は、ハンド部１１４が搬入口の外に移動した後、閉じられる。その後、導入管２０８を介して気相分解室２０２にフッ酸が導入される。当該フッ酸は、第１基板６０２の表面に形成されたＳｉＯ２等の膜を溶解する。膜が溶解された後、排出管２１０を介してフッ酸が排出される。
図３（ａ）は、回収装置１０６を上面から見た図である。図３（ｂ）は、回収装置１０６を側面から見た図である。回収装置１０６は、膜が溶解される前に被測定物を第１測定位置に移動させる第１回収動作と、膜が溶解された後に被測定物を第２測定位置に移動させる第２回収動作と、を行う。第１回収動作によって移動される被測定物は、第１被測定物６０８を含み、第２回収動作によって移動される被測定物は、第２被測定物６１０を含む。
回収装置１０６は、回収室３０２と、保管室３０４と、を有する。回収室３０２には、シャッター３０６と、回転台３０８と、回収部３１０と、乾燥部３１２と、配管３１４と、が配置される。保管室３０４には、配管３１４と、液体容器３１６と、調整弁３２０と、ポンプ３２２と、が配置される。なお、図３では、回収室３０２と保管室３０４が隣接して配置されているが、保管室３０４は回収室３０２と離れた場所であってもよい。また、保管室３０４を設けない構成としてもよい。
シャッター３０６は、搬送装置１０２が配置された部屋と接する面に設けられた搬入口に配置される。シャッター３０６は、基板を回収室３０２に搬入または搬出する際に開閉される。回転台３０８は、基板を水平面内で回転させる。基板は、回転台３０８の回転軸に中心を合わせて載置される。
回収部３１０は、基板に液滴を滴下するとともに、滴下された液滴を基板面上で移動させて、被測定物を液滴中に取り込む。回収部３１０は、液滴に被測定物を回収した後、基板の予め設定した位置で液滴をノズル３２６から離す。これにより、被測定物が取り込まれた液滴が基板上の所定の位置に残される。
具体的には、回収部３１０は、回収アーム３２４と、ノズル３２６と、液滴保持部４１０と、を含んで構成される。回収アーム３２４は、先端部にノズル３２６が取り付けられ、ノズル３２６と接続された配管３１４が配置される。回収アーム３２４は、ノズル３２６が液滴を保持した状態で、液滴を基板の中心から基板端部に向かって移動させる。回収アーム３２４が液滴を移動させる際、回転台３０８が基板を回転させることで、液滴は基板全体に付着した被測定物を取り込む。
図４は、ノズル３２６近傍を概略的に示す断面図である。ノズル３２６は、筐体４０２と、滴下口４０４と、吸い込み口４０６と、噴出口４０８と、を含んで構成される。筐体４０２は、滴下口４０４と、吸い込み口４０６と、噴出口４０８と、を有する。
滴下口４０４は、配管３１４と接続され、液体容器３１６から供給された液滴を基板に滴下する。当該液滴は、被測定物を取り込む。例えば、第１回収動作において回収装置１０６が滴下する液滴は硝酸が含まれる溶液である。また、第２回収動作において回収装置１０６が滴下する液滴はフッ化水素酸溶液が含まれる溶液である。なお、滴下口４０４の先端は、筐体４０２の基板と対する面から離れて配置される。これにより、滴下された後にノズル３２６に保持された液滴が、滴下口４０４と接触することを防止できる。
吸い込み口４０６は、液滴保持部４１０及び配管３１４を介してポンプ３２２と接続される。吸い込み口４０６は、被測定物を取り込んだ液滴を吸い上げる。吸い上げられた液滴は、液滴保持部４１０によって保持される。液滴保持部４１０は、被測定物を回収した液滴を第１基板６０２から第２基板６０４に移動する際に、液滴を保持する。液滴保持部４１０は、例えばシリンジである。
噴出口４０８は、滴下された液滴の周囲に気体を吹き付ける。具体的には、噴出口は、筐体４０２の中心を囲うように配置され、滴下された液滴の周囲に窒素等の気体を吹き付ける。これにより、基板の濡れ性が高い場合であっても、ノズル３２６が移動する際に、被測定物を取り込んだ液滴がノズル３２６から離れてしまう事態を防止する。
乾燥部３１２は、液滴を乾燥させ、被測定物を基板の表面上に保持させる。具体的には、例えば、乾燥部３１２は、ハロゲンランプであり、乾燥部移動手段（図示なし）により液滴上に配置される。乾燥部３１２は、ノズル３２６から離された液滴を加熱し、乾燥させる。基板の液滴が乾燥された領域には、測定対象である被測定物が残される。
なお、蛍光Ｘ線分析装置１０８に代えて、誘導結合プラズマ質量分析装置または原子吸光分光分析装置を設ける構成とする場合には、被測定物は、液体のまま容器（図示なし）に移され、分析装置に搬送される。当該容器は、例えばバイアルである。当該構成とする場合、回収装置１０６は、乾燥部３１２を有しない構成としてもよい。
液体容器３１６は、ノズル３２６に供給する液体が入れられる。具体的には、液体容器は３１６、保管室３０４に２個配置される。当該２個の液体容器３１６には、異なる２種類の液体が入れられる。例えば、液体容器３１６の一方は、硝酸を含む溶液が入れられる。また、液体容器３１６の他方は、フッ化水素酸溶液を含む溶液が入れられる。液体容器３１６は、配管３１４を介して外部から圧力を加えられることにより、内部の液体をノズル３２６に供給する。調整弁３２０は、ノズル３２６に気体または液体を供給する各配管３１４に備えられ、ノズル３２６に供給する液体または気体の量を調節する。
配管３１４は、ノズル３２６と、液体容器３１６またはポンプ３２２とを接続する。また、配管は、ノズル３２６と、回収装置１０６の外部に配置された気体容器（図示なし）とを接続する。具体的には、配管３１４の片側の端部はノズル３２６の滴下口４０４と接続され、他方の端部は、分岐して硝酸及びフッ化水素酸溶液が入った液体容器３１６と接続される。また、配管３１４は、液滴保持部４１０とポンプ３２２を接続する。さらに、配管３１４は、噴出口４０８と、窒素が封入された気体容器と、を接続する。
ポンプ３２２は、配管３１４及び液滴保持部４１０内部の気圧を制御することにより、基板に滴下された液滴を液滴保持部４１０内に吸い上げる。これにより、液滴は、液滴保持部４１０に保持される。
蛍光Ｘ線分析装置１０８は、回収装置１０６が第１回収動作及び第２回収動作を行うごとに、被測定物に１次Ｘ線を照射し、出射された蛍光Ｘ線に基づいて被測定物を分析する。第１の実施形態における蛍光Ｘ線分析装置１０８は、第１基板６０２に対し１次Ｘ線を全反射角未満の入射角で照射して全反射させる全反射型の蛍光Ｘ線分析装置１０８である。
蛍光Ｘ線分析装置１０８は、試料台１１８と、Ｘ線源１２０と、検出器１２２と、計数器１２４と、分析部１２６と、を有する。試料台１１８は、測定対象となる試料が載置される。具体的には、図１に示すように、基板は、測定面を上側にして、試料台１１８に載置される。
Ｘ線源１２０は、蛍光Ｘ線を発生させる１次Ｘ線を、基板の表面に照射する。具体的には、Ｘ線源１２０は、基板の表面に配置された第１被測定物６０８又は第２被測定物６１０に１次Ｘ線を照射する。２次Ｘ線が照射された第１被測定物６０８又は第２被測定物６１０は、蛍光Ｘ線を出射する。
検出器１２２は、Ｓｉ（Ｌｉ）またはＳＤＤ等の検出器である。具体的には、検出器１２２は、蛍光Ｘ線の強度を測定し、測定した蛍光Ｘ線のエネルギーに応じた波高値を有するパルス信号を出力する。
計数器１２４は、検出器１２２の測定強度として出力されるパルス信号を、波高値に応じて計数する。具体的には、例えば、計数器１２４は、マルチチャンネルアナライザであって、検出器１２２の出力パルス信号を、蛍光Ｘ線のエネルギーに対応した各チャンネル毎に計数し、蛍光Ｘ線の強度として出力する。なお、蛍光Ｘ線を分光する場合には、分光された蛍光Ｘ線を測定する検出器１２２の出力を取得する計数器１２４は、分光されたエネルギーに対応する波高値範囲のみのパルス信号を計数するシングルチャンネルアナライザであってもよい。
分析部１２６は、計数器１２４の計数結果から、試料に含まれる元素を定量分析する。具体的には、例えば、分析部１２６は、計数器１２４の計数結果を用い、検量線法やＦＰ（ファンダメンタルパラメータ）法により定量分析する。
ここで、分析部１２６は、第１被測定物６０８と第２被測定物６１０を個別に分析する。第１の実施形態においては、分析部１２６は、膜の表面に存在する第１被測定物６０８に１次Ｘ線を照射し、第１被測定物６０８を分析する。さらに、分析部１２６は、第１基板６０２の表面に存在する第１被測定物６０８とともに第２被測定物６１０に１次Ｘ線を照射し、第１被測定物６０８及び第２被測定物６１０をあわせて分析する。該分析結果から第１被測定物６０８の分析結果を差し引いて第２被測定物６１０の分析結果を算出する。
続いて、第１の実施形態における基板汚染分析システム１００が行う処理について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図６（ａ）に示すように、第１基板６０２は、ＳｉＯ２膜が表面に形成されたＳｉ基板であって、ＳｉＯ２膜の表面に第１被測定物６０８が存在し、ＳｉＯ２膜の中に第２被測定物６１０が存在するものとする。また、初期状態として、第１基板６０２が、搬送装置１０２が備えられた搬送室に隣接する準備室に載置されているものとして説明する。
まず、搬送装置１０２は、第１基板６０２を回収装置１０６に搬送する（Ｓ５０１）。具体的には、搬送装置１０２は、準備室に載置されている第１基板６０２を回収装置１０６の回転台３０８に搬送する。
回収装置１０６は、第１被測定物６０８を膜の上の第１測定位置に移動する（第１回収動作）（Ｓ５０２）。具体的には、回収装置１０６は、ノズル３２６の滴下口４０４から硝酸を含む溶液を滴下し、回収アーム３２４を動かしながら回転台３０８を回転させる。これにより、滴下された硝酸を含む液滴にＳｉＯ２膜６０６の表面に付着した第１被測定物６０８が取り込まれる。液滴は、第１測定位置においてノズル３２６が離される。その後、乾燥部３１２が液滴を乾燥することにより、第１被測定物６０８が第１基板６０２上の第１測定位置に残される。
搬送装置１０２は、第１基板６０２を蛍光Ｘ線分析装置１０８に搬送する（Ｓ５０３）。具体的には、搬送装置１０２は、第１基板６０２を回収装置１０６から蛍光Ｘ線分析装置１０８の試料台１１８に搬送する。
蛍光Ｘ線分析装置１０８は、第１被測定物６０８に１次Ｘ線を照射して第１被測定物６０８を分析する（Ｓ５０４）。具体的には、図６（ｂ）に示すように、全反射型の蛍光Ｘ線分析装置１０８は、第１基板６０２の第１測定位置に、低入射角で１次Ｘ線を照射する。ここで、１次Ｘ線は、第１基板６０２に対して低入射角で照射されるため、ＳｉＯ２膜６０６の表面で全反射される。従って、１次Ｘ線は、ＳｉＯ２膜６０６の内部に進入しないため、ＳｉＯ２膜６０６の中に存在する第２被測定物６１０からは蛍光Ｘ線は出射されない。検出器１２２は、第１被測定物６０８から出射した蛍光Ｘ線の強度を測定し、パルス信号を計数器１２４に出力する。分析部１２６は、計数器１２４の出力に基づいて第１被測定物６０８に含まれる元素を分析する。例えば、分析部１２６は、第１被測定物６０８には、３．０×１０１０ａｔｏｍ／ｃｍ２のＦｅ元素と、１．５×１０１０ａｔｏｍ／ｃｍ２のＮｉ元素と、が含まれる旨の分析結果を取得する。
なお、誘導結合プラズマ質量分析装置を設ける構成の場合には、誘導結合プラズマ質量分析装置は、アルゴンプラズマ中に霧化された第１被測定物６０８を導入する。そして、誘導結合プラズマ質量分析装置は、第１被測定物６０８に含まれる励起された原子が低いエネルギー準位に戻るときに放出される発光線（スペクトル線）を測定することで、第１被測定物６０８中の元素の分析を行う。また、原子吸光分光分析装置を設ける構成の場合には、原子吸光分光分析装置は、霧化された第１被測定物６０８に光を照射し、その吸収スペクトルを測定することで、第１被測定物６０８中の元素の分析を行う。
搬送装置１０２は、第１基板６０２を気相分解装置１０４に搬送する（Ｓ５０５）。具体的には、搬送装置１０２は、第１基板６０２を蛍光Ｘ線分析装置１０８から気相分解装置１０４の基板載置台２０６に搬送する。
気相分解装置１０４は、膜の表面に第１被測定物６０８が存在する状態で膜を溶解する（Ｓ５０６）。具体的には、図７（ａ）に示すように、気相分解装置１０４は、気相分解室２０２にフッ酸を導入し、ＳｉＯ２膜６０６の表面に第１被測定物６０８が存在する状態でＳｉＯ２膜６０６を溶解する。これにより第１基板６０２の表面には、第１被測定物６０８と、ＳｉＯ２膜６０６に含まれていた第２被測定物６１０が残される。
搬送装置１０２は、第１基板６０２を回収装置１０６に搬送する（Ｓ５０７）。具体的には、搬送装置１０２は、第１基板６０２を気相分解装置１０４から回収装置１０６の回転台３０８に搬送する。
回収装置１０６は、膜が溶解された後、第１被測定物６０８とともに第２被測定物６１０を第１基板６０２表面の第２測定位置に移動する（第２回収動作）（Ｓ５０８）。具体的には、回収装置１０６は、ノズル３２６の滴下口４０４からフッ化水素酸溶液を含む溶液を滴下し、回収アーム３２４を動かしながら回転台３０８を回転させる。これにより、滴下されたフッ化水素酸溶液を含む液滴にＳｉＯ２膜６０６の表面に付着した第１被測定物６０８及びＳｉＯ２膜６０６の中に含まれていた第２被測定物６１０が取り込まれる。液滴は、第２測定位置においてノズル３２６が離される。その後、乾燥部３１２が液滴を乾燥することにより、第１被測定物６０８及び第２被測定物６１０が第１基板６０２上の第２測定位置に残される。
なお、第１測定位置と第２測定位置は、第１基板上の同じ位置であってもよい。また、第１測定位置と第２測定位置は、第１基板上の異なる位置であってもよい。
搬送装置１０２は、第１基板６０２を蛍光Ｘ線分析装置１０８に搬送する（Ｓ５０９）。具体的には、搬送装置１０２は、第１基板６０２を回収装置１０６から蛍光Ｘ線分析装置１０８の試料台１１８に搬送する。
蛍光Ｘ線分析装置１０８は、第１基板６０２の表面に存在する第１被測定物６０８とともに第２被測定物６１０に１次Ｘ線を照射し、第１被測定物６０８及び第２被測定物６１０をあわせて分析する（Ｓ５１０）。具体的には、全反射型の蛍光Ｘ線分析装置１０８は、第１基板６０２の第２測定位置に、１次Ｘ線を照射する。ここで、図７（ｂ）に示すように、第２測定位置には、第１被測定物６０８と第２被測定物６１０が混合された状態で存在する。その為、分析部１２６は、第１被測定物６０８及び第２被測定物６１０に含まれる元素をあわせて分析する。例えば、分析部１２６は、第１被測定物６０８及び第２被測定物６１０には、５．０×１０１０ａｔｏｍ／ｃｍ２のＦｅ元素と、２．５×１０１０ａｔｏｍ／ｃｍ２のＮｉ元素と、が含まれる旨の分析結果を取得する。なお、誘導結合プラズマ質量分析装置または原子吸光分光分析装置を設ける構成とする場合も同様の分析結果を取得する。
蛍光Ｘ線分析装置１０８は、上記分析結果から第１被測定物６０８の分析結果を差し引いて第２被測定物６１０の分析結果を算出する（Ｓ５１１）。具体的には、分析部１２６は、Ｓ５１０のステップで得た分析結果から、Ｓ５０４のステップで得た分析結果を差し引く演算を行う。その結果、分析部１２６は、第２被測定物６１０には、２．０×１０１０ａｔｏｍ／ｃｍ２のＦｅ元素と、１．０×１０１０ａｔｏｍ／ｃｍ２のＮｉ元素と、が含まれる旨の分析結果を取得する。誘導結合プラズマ質量分析装置または原子吸光分光分析装置を設ける構成とする場合も、同様の演算によって、分析結果を取得する。
なお、誘導結合プラズマ質量分析装置または原子吸光分光分析装置を設ける構成とする場合、Ｓ５０２のステップの後、第１被測定物６０８は液体のまま容器（図示なし）に移され、誘導結合プラズマ質量分析装置または原子吸光分光分析装置に導入される。また、Ｓ５０８のステップの後、第２被測定物６１０は液体のまま容器（図示なし）に移され、誘導結合プラズマ質量分析装置または原子吸光分光分析装置に導入される。これにより、第１被測定物６０８と、膜の中に存在する第２被測定物６１０を個別に分析することができる。
以上により、第１基板６０２のＳｉＯ２膜６０６の表面に存在する第１被測定物６０８と、ＳｉＯ２膜６０６の中に存在する第２被測定物６１０を個別に分析することができる。
[第２の実施形態]
続いて、第２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態及び後述する第３の実施形態における基板汚染分析システム１００の構成は、図１乃至図４に示す第１の実施形態における構成と同様であるため説明を省略する。また、第２及び第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、基板汚染分析システム１００に含まれる分析装置は、誘導結合プラズマ質量分析装置または原子吸光分光分析装置であってもよい。
続いて、第２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態及び後述する第３の実施形態における基板汚染分析システム１００の構成は、図１乃至図４に示す第１の実施形態における構成と同様であるため説明を省略する。また、第２及び第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、基板汚染分析システム１００に含まれる分析装置は、誘導結合プラズマ質量分析装置または原子吸光分光分析装置であってもよい。
第２及び第３の実施形態においては、第１基板６０２は、第１の実施形態と同様であるものとする。また、第２基板６０４は、Ｓｉ基板であるとする。さらに、第１基板６０２及び第２基板６０４が、搬送装置１０２が備えられた搬送室に隣接する準備室に載置されているものとして説明する。
図８は、第２の実施形態における基板汚染分析システム１００が行う処理を示すフローチャートである。まず、搬送装置１０２は、第１基板６０２を回収装置１０６に搬送する（Ｓ８０１）。
回収装置１０６は、第１被測定物６０８を液滴保持部４１０に保持する（Ｓ８０２）。具体的には、第１の実施形態と同様に、回収装置１０６は、ノズル３２６の滴下口４０４から硝酸を含む溶液を滴下し、回収アーム３２４を動かしながら回転台３０８を回転させる。これにより、滴下された硝酸を含む液滴にＳｉＯ２膜６０６の表面に付着した第１被測定物６０８が取り込まれる。図９（ａ）に示すように、ポンプ３２２は、配管３１４及び液滴保持部４１０内部の気圧を制御することにより、吸い込み口４０６を介して当該液滴を液滴保持部４１０内に吸い上げる。これにより、液滴は、液滴保持部４１０に保持される。なお、図９（ａ）に示す吸い込み口４０６は、図４に示すノズル３２６を簡略化して記載している。
搬送装置１０２は、第１基板６０２を気相分解装置１０４に搬送する（Ｓ８０３）。また、搬送装置１０２は、第２基板６０４を回収装置１０６に搬送する（Ｓ８０４）。
回収装置１０６は、第１被測定物６０８を第１基板６０２とは異なる第２基板６０４表面の第１測定位置に移動する（Ｓ８０５）。具体的には、回収装置１０６は、液滴保持部４１０に保持されていた液滴を、第２基板６０４表面の第１測定位置に滴下する。その後、乾燥部３１２が液滴を乾燥することにより、第１被測定物６０８が第２基板６０４上の第１測定位置に残される。これにより、図９（ｂ）に示すように、第１被測定物６０８は、第２基板６０４の第１測定位置に存在し、第２被測定物６１０は、第１基板６０２のＳｉＯ２膜６０６の中に存在する状態となる。なお、Ｓ８０２乃至Ｓ８０５において回収装置１０６が行う動作が第１回収動作に相当する。
その後、搬送装置１０２は、第２基板６０４を蛍光Ｘ線分析装置１０８に搬送する（Ｓ８０６）。
蛍光Ｘ線分析装置１０８は、回収装置１０６が第２回収動作を行う間に、第２基板６０４の表面に移動された第１被測定物６０８を分析する（Ｓ８０７）。具体的には、図１０（ａ）に示すように、蛍光Ｘ線分析装置１０８は、第２基板６０４の第１測定位置に、１次Ｘ線を照射する。第１測定位置には第１被測定物６０８のみが存在するため、蛍光Ｘ線分析装置１０８は、第１被測定物６０８の分析結果を取得する。例えば、分析部１２６は、第１被測定物６０８には、３．０×１０１０ａｔｏｍ／ｃｍ２のＦｅ元素と、１．５×１０１０ａｔｏｍ／ｃｍ２のＮｉ元素と、が含まれる旨の分析結果を取得する。
気相分解装置１０４は、膜の表面から第１被測定物６０８が除去された状態で膜を溶解する（Ｓ８０８）。具体的には、第１基板６０２のＳｉＯ２膜６０６の表面に存在した第１被測定物６０８は、Ｓ８０２のステップにより、ＳｉＯ２膜６０６の表面から除去されている。この状態で、図１０（ｂ）に示すように、気相分解装置１０４は、気相分解室２０２にフッ酸を導入し、ＳｉＯ２膜６０６を溶解する。これにより第１基板６０２の表面には、ＳｉＯ２膜６０６に含まれていた第２被測定物６１０が残される。
搬送装置１０２は、第１基板６０２を回収装置１０６に搬送する（Ｓ８０９）。回収装置１０６は、膜が溶解された後、第２被測定物６１０を第１基板６０２表面の第２測定位置に移動する。（第２回収動作）（Ｓ８１０）。具体的には、回収装置１０６は、ノズル３２６の滴下口４０４からフッ化水素酸溶液を含む溶液を滴下し、回収アーム３２４を動かしながら回転台３０８を回転させる。これにより、滴下されたフッ化水素酸溶液を含む液滴にＳｉＯ２膜６０６の中に含まれていた第２被測定物６１０が取り込まれる。液滴は、第２測定位置においてノズル３２６が離される。その後、乾燥部３１２が液滴を乾燥することにより、第２被測定物６１０が第１基板６０２上の第２測定位置に残される。
Ｓ８０５乃至Ｓ８０７のステップと、Ｓ８０８乃至Ｓ８１０のステップは並行して行われる。これにより、時間のかかるステップであるＳｉＯ２膜６０６を溶解するステップと、第１被測定物６０８を分析するステップと、を並行して実行できるため、全体の処理に要する時間を短縮できる。
Ｓ８０７における分析が完了した後、搬送装置１０２は、第２基板６０４を準備室に搬送する（Ｓ８１１）。また、搬送装置１０２は、第１基板６０２を蛍光Ｘ線分析装置１０８に搬送する（Ｓ８１２）。
蛍光Ｘ線分析装置１０８は、回収装置１０６が第２回収動作を行った後に、第１基板６０２の表面に移動された第１被測定物６０８を分析する。具体的には、図１１に示すように、蛍光Ｘ線分析装置１０８は、第１基板６０２の第２測定位置に、１次Ｘ線を照射する。第２測定位置には第２被測定物６１０のみが存在するため、蛍光Ｘ線分析装置１０８は、第２被測定物６１０の分析結果を取得する。例えば、分析部１２６は、第１被測定物６０８には、２．０×１０１０ａｔｏｍ／ｃｍ２のＦｅ元素と、１．０×１０１０ａｔｏｍ／ｃｍ２のＮｉ元素と、が含まれる旨の分析結果を取得する。
以上により、第２の実施形態では、第１の実施形態と比較して短時間で、第１基板６０２の膜の表面に存在する第１被測定物６０８と、膜の中に存在する第２被測定物６１０を個別に分析することができる。
なお、誘導結合プラズマ質量分析装置または原子吸光分光分析装置を設ける構成とする場合、Ｓ８０２のステップとＳ８１０のステップの後、第１被測定物６０８を含む液体と第２被測定物６１０を含む液体は、個別に容器（図示なし）に移され、誘導結合プラズマ質量分析装置または原子吸光分光分析装置に導入される。これにより、第１被測定物６０８と、膜の中に存在する第２被測定物６１０を個別に分析することができる。
[第３の実施形態]
続いて、第３の実施形態について説明する。図１２は、第３の実施形態における基板汚染分析システム１００が行う処理を示すフローチャートである。Ｓ１２０１乃至Ｓ１２０５のステップは、Ｓ８０１乃至Ｓ８０５のステップと同様であるため、説明を省略する。なお、Ｓ１２０２乃至Ｓ１２０５において回収装置１０６が行う動作が第１回収動作に相当する。その後、搬送装置１０２は、第２基板６０４を準備室に搬送する（Ｓ１２０６）。
続いて、第３の実施形態について説明する。図１２は、第３の実施形態における基板汚染分析システム１００が行う処理を示すフローチャートである。Ｓ１２０１乃至Ｓ１２０５のステップは、Ｓ８０１乃至Ｓ８０５のステップと同様であるため、説明を省略する。なお、Ｓ１２０２乃至Ｓ１２０５において回収装置１０６が行う動作が第１回収動作に相当する。その後、搬送装置１０２は、第２基板６０４を準備室に搬送する（Ｓ１２０６）。
気相分解装置１０４は、膜の表面から第１被測定物６０８が除去された状態で膜を溶解する（Ｓ１２０７）。Ｓ１２０７のステップは、第２の実施形態におけるＳ８０８と同様である。膜を溶解後、搬送装置１０２は、第１基板６０２を回収装置１０６に搬送する（Ｓ１２０８）。
回収装置１０６は、第２被測定物６１０を液滴保持部４１０に保持する（Ｓ１２０９）。具体的には、第２の実施形態におけるＳ８０２のステップと同様に、第２被測定物６１０が取り込まれたフッ化水素酸溶液を含む液滴を液滴保持部４１０内に吸い上げる。これにより、液滴は、液滴保持部４１０に保持される。
次に、搬送装置１０２は、第１基板６０２を準備室に搬送する（Ｓ１２１０）。また、搬送装置１０２は、第２基板６０４を回収装置１０６に搬送する（Ｓ１２１１）。
回収装置１０６は、膜が溶解された後、第２被測定物６１０を第２基板６０４表面の第２測定位置に移動する。（Ｓ８１０）。具体的には、回収装置１０６は、液滴保持部４１０に保持されていた液滴を、第２基板６０４表面の第２測定位置に滴下する。その後、乾燥部３１２が液滴を乾燥することにより、第２被測定物６１０が第２基板６０４上の第２測定位置に残される。なお、Ｓ１２０９乃至Ｓ１２１２において回収装置１０６が行う動作が第２回収動作に相当する。
その後、搬送装置１０２は、第２基板６０４を蛍光Ｘ線分析装置１０８に搬送する（Ｓ１２１３）。
蛍光Ｘ線分析装置１０８は、第２基板６０４の表面に移動された第１被測定物６０８及び第２被測定物６１０に対してそれぞれ個別に１次Ｘ線を照射し、第１被測定物６０８及び第２被測定物６１０を個別に分析する（Ｓ１２１４）。具体的には、図１３（ａ）に示すように、蛍光Ｘ線分析装置１０８は、第２基板６０４の第１測定位置に、１次Ｘ線を照射する。第１測定位置には第１被測定物６０８のみが存在するため、蛍光Ｘ線分析装置１０８は、第１被測定物６０８の分析結果を取得する。また、図１３（ｂ）に示すように、蛍光Ｘ線分析装置１０８は、第２基板６０４の第２測定位置に、１次Ｘ線を照射する。第２測定位置には第２被測定物６１０のみが存在するため、蛍光Ｘ線分析装置１０８は、第２被測定物６１０の分析結果を取得する。
以上により、第３の実施形態でも、第１及び第２の実施形態と同様に、第１基板６０２の膜の表面に存在する第１被測定物６０８と、膜の中に存在する第２被測定物６１０を個別に分析することができる。第３の実施形態によれば、第１基板６０２の表面に乾燥痕が残らない為、何ら処理をすることなく第１基板６０２を再利用することができる。
なお、誘導結合プラズマ質量分析装置または原子吸光分光分析装置を設ける構成とする場合、Ｓ１２０２のステップとＳ１２０９のステップの後、第１被測定物６０８を含む液体と第２被測定物６１０を含む液体は、個別に容器（図示なし）に移され、誘導結合プラズマ質量分析装置または原子吸光分光分析装置に導入される。これにより、第１被測定物６０８と、膜の中に存在する第２被測定物６１０を個別に分析することができる。
本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。蛍光Ｘ線分析装置１０８等の構成は一例であって、これに限定されるものではない。上記の実施例で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成する構成で置き換えてもよい。
１００ 基板汚染分析システム、１０２ 搬送装置、１０４ 気相分解装置、１０６ 回収装置、１０８ 蛍光Ｘ線分析装置、１１０ 台座部、１１２ レール部、１１４ ハンド部、１１６ 伸縮部、１１８ 試料台、１２０ Ｘ線源、１２２ 検出器、１２４ 計数器、１２６ 分析部、２０２ 気相分解室、２０４ シャッター、２０６ 基板載置台、２０８ 導入管、２１０ 排出管、３０２ 回収室、３０４ 保管室、３０６ シャッター、３０８ 回転台、３１０ 回収部、３１２ 乾燥部、３１４ 配管、３１６ 液体容器、３２０ 調整弁、３２２ ポンプ、３２４ 回収アーム、３２６ ノズル、４０２ 筐体、４０４ 滴下口、４０６ 吸い込み口、４０８ 噴出口、４１０ 液滴保持部、６０２ 第１基板、６０４ 第２基板、６０６ 膜、６０８ 第１被測定物、６１０ 第２被測定物。
Claims (9)
- 第１基板の表面に形成された膜と反応する気体に曝して、前記膜を溶解する気相分解装置と、
前記膜の溶解を行わずに、前記膜の表面に付着する第１被測定物を第１測定位置に移動させる第１回収動作と、前記膜を溶解した後に、前記膜の中に存在する第２被測定物を第２測定位置に移動させる第２回収動作と、を行う回収装置と、
前記回収装置が前記第１回収動作及び前記第２回収動作を行うごとに、前記第１被測定物または前記第２被測定物を分析する分析装置と、
を有することを特徴とする基板汚染分析システム。 - 前記分析装置は、前記第１基板に対し１次Ｘ線を全反射角未満の入射角で照射し、出射された蛍光Ｘ線に基づいて前記第１被測定物または前記第２被測定物を分析する全反射型の蛍光Ｘ線分析装置であって、
前記回収装置は、前記第１被測定物を前記膜の上の前記第１測定位置に移動させる前記第１回収動作を行い、
前記蛍光Ｘ線分析装置は、前記第１被測定物に１次Ｘ線を照射して前記第１被測定物を分析し、
前記気相分解装置は、前記膜の表面に前記第１被測定物が存在する状態で前記膜を溶解し、
前記回収装置は、前記膜が溶解された後、前記第１被測定物とともに前記第２被測定物を前記第１基板表面の前記第２測定位置に移動させる前記第２回収動作を行い、
前記蛍光Ｘ線分析装置は、前記第１被測定物とともに前記第２被測定物に１次Ｘ線を照射し、前記第１被測定物及び第２被測定物をあわせて分析し、該分析の結果から前記第１被測定物の分析結果を差し引いて前記第２被測定物の分析結果を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の基板汚染分析システム。 - 前記第１測定位置と前記第２測定位置は、前記第１基板上の同じ位置であることを特徴とする請求項１に記載の基板汚染分析システム。
- 前記回収装置は、前記第１被測定物を前記第１基板とは異なる第２基板表面の前記第１測定位置に移動させる前記第１回収動作を行い、
前記気相分解装置は、前記膜の表面から前記第１被測定物が除去された状態で前記膜を溶解し、
前記回収装置は、前記膜が溶解された後、前記第２被測定物を前記第１基板表面の前記第２測定位置に移動させる前記第２回収動作を行い、
前記蛍光Ｘ線分析装置は、前記回収装置が前記第２回収動作を行う間に前記第１被測定物を分析し、前記回収装置が前記第２回収動作を行った後に前記第２被測定物を分析する、
ことを特徴とする請求項１に記載の基板汚染分析システム。 - 前記回収装置は、前記第１被測定物を前記第１基板とは異なる第２基板表面の前記第１測定位置に移動させる前記第１回収動作を行い、
前記気相分解装置は、前記膜の表面から前記第１被測定物が除去された状態で前記膜を溶解し、
前記回収装置は、前記膜が溶解された後、前記第２被測定物を前記第２基板表面の前記第２測定位置に移動させる前記第２回収動作を行い、
前記蛍光Ｘ線分析装置は、前記第２基板の表面に移動された前記第１被測定物及び前記第２被測定物に対してそれぞれ個別に１次Ｘ線を照射し、前記第１被測定物及び第２被測定物を個別に分析する、
ことを特徴とする請求項１に記載の基板汚染分析システム。 - 前記回収装置は、前記第１被測定物または前記第２被測定物を取り込む液滴を滴下する滴下口と、滴下された前記液滴の周囲に気体を吹き付ける噴出口と、を有するノズルを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の基板汚染分析システム。
- 前記回収装置は、前記第１被測定物または前記第２被測定物を回収した液滴を移動する際に、前記液滴を保持する液滴保持部を有することを特徴とする請求項６に記載の基板汚染分析システム。
- 前記第１回収動作において前記回収装置が滴下する液滴は硝酸を含む溶液であって、
前記第２回収動作において前記回収装置が滴下する液滴はフッ化水素酸を含む溶液であることを特徴とする請求項６または７に記載の基板汚染分析システム。 - 前記分析装置は、誘導結合プラズマ質量分析装置または原子吸光分光分析装置であることを特徴とする請求項１に記載の基板汚染分析システム。
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