JPS63226866A

JPS63226866A - 真空装置

Info

Publication number: JPS63226866A
Application number: JP62058814A
Authority: JP
Inventors: Michiro Mamada; 侭田　道郎; Hiroshi Doi; 土井　紘
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-03-16
Filing date: 1987-03-16
Publication date: 1988-09-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、真空下における高精度の処理に適用して有効
な技術に関する。

〔従来の技術〕

高真空の下で極めて精度の高い処理を試料に施す技術と
して、たとえば二次イオン質量分析法（以下、この分析
法に適用する装置をＳ　ＩＭＳという。）等の分析技術
や、シリコン（Ｓｉ）単結晶等の半導体基板の清浄面に
不純物イオンを打ち込む等の処理を行う半導体装置の製
造技術等がある。

以下、Ｓ　ＩＭＳについて説明するが、たとえば昭和５
８年１１月１５日、株式会社工業調査会発行「電子材料
Ｊ　１９８３年別冊、Ｐ１２０に上記ＳＩＭＳについて
の記載がある。

一般にＳ　ＩＭＳは、イオン銃からの一次イオンをコン
デンサレンズ、対物レンズ等で試料表面に絞り込んで収
束照射し、該試料表面から二次イオンを発生させる。こ
の二次イオンを質量分析計のセレクタ電場とスリット等
によりエネルギー選択し、さらにセレクタ磁場で質量順
にわけ、最終的にイオン検出器でそのイオンの種類を検
出することにより、上記試料の表面分析を行うもので６
る。

通常、Ｓ　ＩＭＳは試料を収容する空間である分析室と
、上記試料の表面に収束させる一次イオンビームの発生
・供給手段である上記イオン銃、コンデンサレンズ、対
物レンズ等および二次イオンの検出を行う質量分析手段
を収容する分析系収容部と、上記分析室に試料を供給す
る前に予めその試料表面に吸着されている異物を排気除
去するための予備排気室とでその基本が構成されている
。

この予備排気室は、Ｓ　ＩＭＳが試料表面の極めて高精
度の分析手段であるため、たとえ上記表面に極めて微量
しか存在しない水や炭化水素等の吸着異物があるだけで
も該異物が分析値のバックグランドを乱し、その表面成
分の分析を妨害することになるので、剪もってその表面
から上記吸着物を除去するために真空処理を行うための
ものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記のような単なる真空処理を行うだけでは
、試料表面の吸着異物は容易に除去されない。そこで、
分析時に分析の精度を損なわない程度まで上記吸着異物
を減少させるための真空処理を行おうとすると、その処
理に長時間を要することになり、分析の作業効率が甚だ
悪いという問題のあることが本発明者により見出された
。

本発明の目的は、真空下における高精度の処理を、短時
間で行うことができる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、真空装置の処理室の前段に、試料表面の吸着
異物を除去するための手段が収容されている試料準備室
を設置するものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、試料表面に付着している吸着異
物等を強制的に除去することができるため、単なる真空
排気による除去の場合に較べ、その除去に要する時間を
大幅に減少させることができるため、その後に行う上記
試料に対する真空下における処理に至るまでの時間を大
幅に短縮することができ、結果として該真空下における
処理を達成する時間を大幅に短縮することができるもの
である。

〔実施例１〕第１図は本発明による実施例１であるＳＩＭＳの試料準
備室を示す概略説明図であり、第２図は上記Ｓ　ＩＭＳ
の概略構成図である。

本実施例のＳ　ＩＭＳは、第２図に示すように分析する
試料を収容し、その分析を行うための分析室１と、該試
料に一次イオンビームを収束照射するためのイオン照射
手段および発生した二次イオンを計測する質量分析手段
等が収められている分析系収容部２と、上記分析室１に
隣接して設置されている試料準備室３と、上記分析室１
および試料準備室３に連結されている真空排気手段４と
からその基本が構成されているものである。

本実施例１のＳ　ＩＭＳでは、上記試料準備室３の概略
が第１図に示されているものである。

すなわち、その本体が箱状の容器５からなり、該容器５
の略中夫には浄化手段であるヒータ（加熱手＆）６が内
蔵された試料架台７が位置されている。また、上記容器
５には、給気管８と排気管９とが貫通して取付けられて
おり、該排気管９の上方には冷却板（異物捕捉手段）１
０が取付けられている。上記給気管８および排気管、９
には、パルプ８ａおよび９ａがそれぞれ取付けられてい
る。

そして、上記給気管８はガスボンベ（図示せず）に、ま
た排気管９は上記真空排気手段４にそれぞれ連結されて
いる。さらに、上記容器５の外周壁には該容器自体を加
熱するためのヒータ１１が、密接した状態で取付けられ
ている。そして、二点鎖線で示す分析室ｌとの間の隔壁
１２には、試料を分析室１へ移動させるための開口部１
２ａが設けられており、該開口部１２ａにはシャッター
１３が取付けられている。

次に、本実施例の作用について説明する。

先ず、試料である半導体ウェハ１４を上記試料架台７の
上に載置し、ヒータ６で該半導体ウェハ１４を所定温度
まで加熱する。それと同時に排気管９のバルブ９ａを開
き、試料準備室３の内部を高真空状態にする。上記のよ
うに、真空下の加熱処理を所定時間行った後、搬送手段
（図示せず）で上記半導体ウェハ１４をシャッター１３
が解除された開口部１２ａから分析室１へ移動させ、次
いで該半導体ウェハ１３０表面の微量分析を行う。

このように、本実施例によれば以下の効果を得ることが
できる。

（１）、試料準備室３にヒータ６が内蔵されている試料
架台７を設けることにより、高真空下で半導体ウェハ１
４を加熱処理することができるので、該半導体ウェハ１
４の表面に付着している吸着異物を短時間で除去するこ
とができる。

（２）、上記（１）により、半導体ウェハ１４を上記試
料準備室３から分析室ｌに移動して行う表面分析を準備
開始から短時間で行うことができるので、分析時間の大
幅短縮が可能となる。

（３）、上記（１）により、物理吸着物はもとより吸着
エネルギーの大きな化学吸着物等の除去も容易におこな
うことができるので、半導体ウェハ１４０表面を極めて
清浄な状態にすることができる。

（４〕、容器５の外周壁にヒータ１１を密着させて取付
けることにより、該容器５自体をも加熱することができ
るので、該容器５の内壁に付着する異物をも効率よく除
去することができる。

（５）、上記試料準備室３内の排気管９に近接する位置
に冷却板１０を設けることにより、該冷却板１０に上記
半導体ウェハ１４や容器５の内壁から脱離した異物を捕
捉させることができるので、一旦脱離した異物により上
記半導体ウェハ１４が汚染されることを有効に防止する
ことができる。

（６］、−の半導体ウェハの分析中に予め試料準備室３
内で他の半導体ウェハについて所定の処理を行っておく
ことができることにより、該−の半導体ウェハの分析終
了後速やかに半導体ウェハの入れ換えを行って次の分析
操作に移ることができるので、半導体ウェハの分析を連
続して行うことができる。

〔実施例２〕第３図は本発明による実施例２であるＳ　ＩＭＳの試料
準備室３を示す概略説明図である。

本実施例のＳ　ＩＭＳは、試料準備室３が上記第３図に
示すような違いがあるだけで、その外は前記実施例Ｉと
略同様のものである。

すなわち、本実施例２にふける試料準備室３では、試料
架台７がＸＹステージ１５に取付けられている。また浄
化手段であるガス噴射ノズル１６と吸気ノズル１７とが
容器５の天壁に貫通固定されており、該両ノズル１６．
１７の先端は、上記試料架台７の上に載置されている半
導体ウェハ１４の表面に近接する位置に互いに対峙され
ている。

そして、上記両ノズル１６右よびエフには、それぞれバ
ルブ１６ａおよび１７ａが取付けられ、ガスの噴射量お
よび吸気量を適切に加減調節することができるものであ
る。

次に、本実施例の作用について説明する。

試料架台７の上に半導体ウェハ１４を載置した後、ガス
噴射ノズル１６から清浄ガスを上記半導体ウェハ１４の
表面に噴射し、該表面に付着している異物を吹き飛ばし
、該異物を吸気ノズル１７で除去する。この作業を、Ｘ
Ｙステージ１５で半導体ウェハ１４を移動させ、所望の
表面について行った後、試料準備室３の内部を高真空の
状態にし、次いで半導体ウェハＩ４を分析室Ｉへ移送し
て該半導体ウェハ１４０表面分析をおこなう。

（１）、試料準備室３に、ＸＹステージ１５に取付けら
れた試料架台７と、該試料架台７に載置された半導体ウ
ェハ１４の表面にその先端が近接すし、互いに対峙する
ガス噴射ノズル１６と吸気ノズル１７とを設けることに
より、半導体ウェハ１４の表面の所望位置に対して上記
ガス噴射ノズル１６で高速ガスを噴射し、その表面に付
着している異物を吹き飛ばすことができ、また吹き飛ば
した異物を上記吸気ノズル１７で除去することができる
ので、脱離した上記異物で他の半導体ウェハ１４の表面
等を汚すことなく上記半導体ウェハ１４の表面の浄化処
理を達成することができる。

（２）、上記（１）により、上記半導体ウェハ１４の表
面の浄化を迅速に行うことができるので、該半導体ウェ
ハ１４の表面分析を短時間で行うことができる。

（３ン１本実施例２における試料準備室３は、半導体ウ
ェハ１４の表面に付着した比較的大きな異物の除去に適
用して有効である。

〔実施例３〕第４図は本発明による実施例３であるＳ　ＩＭＳの試料
準備室を示す概略説明図である。

本実施例のＳ　ＩＭＳも、上記第４図に示す試料準備室
３の一部をを除き、概ね前記実施例１と同様のものであ
る。

すなわち、容器５の略中夫に位置されている試料架台７
の下と、該容器５の天璧とに浄化手段である超音波発振
器（波動発生手段）１８が取付けられているところに特
徴があるものである。

次に、本実施例の作用について説明する。

先ず、試料架台７の上に半導体ウェハ１４を載置した後
、給気管８から排気管９の方向へ清浄な窒素等のガスを
流しながら超音波発振器を作動させる。この処理を所定
時間行った後、試料準備室３の内部を排気して高真空状
態にし、次いで上記半導体ウェハ１４を、分析室１へ移
送して該半導体ウェハ１４の表面分析を行う。

（１）、試料準備室３に超音波発振器１８を設けること
により、清浄なガスを給気管８から該試料準備室３の中
に流しながら試料架台７の上の半導体ウェハ１４に超音
波を印加してその表面に付着している吸着異物の脱離を
促すことができるので、該半導体ウェハ１４の表面を迅
速に清浄な状態にすることができる。

Ｃ）、上記（１月こより、その後の表面分析までの時間
を大幅に短縮することができるので、半導体ウェハ１４
の表面分析に要する時間を大幅に短縮することができる
。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、浄化手段は前記実施例に示したものに限るも
のでなく、半導体ウェハ１４の表面に付着している吸着
異物等の除去に適用できる手段であれば如何なるもので
あってもよいことはいうまでもない。その他の具体例と
しては、試料準備室３の内部にシリカゲル等の乾燥剤を
入れておいてもよく、またその内部を乾燥させるための
ヒータ等の加熱手段を収容せしめてもよい。

また、実施例２では、半導体ウェハ１４の移動をＸＹス
テージ１５を用いて行う場合について示したが、これに
限らず、半導体ウェハ１４を移動させることができる他
の移動手段を用いてもよいことはいうまでもない。

さらに、実施例３では、波動発生手段として超音波発振
器１８を示したが、これに限るものでなく、たとえばマ
イクロ波、赤外線、紫外線等の電磁波の発生手段等、同
種の目的に適用できる波動であれば如何なるものであっ
てもよい。

なお、前記実施例では、試料準備室３が分析室１に直結
したもののみを示したが、場合によっては該両室３．１
の間に予備排気室が位置されているものであってもよく
、必要に応じて他の手段を備えることも可能であること
はいうまでもない。

また、試料準備室３は単一のものに限らず二辺上備えた
ものであってもよい。このように複数の試料準備室を設
ける場合には、異なる種類の処理や程度の異なる処理を
行うことができる利点がある。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるＳＩＭＳに適用した
場合について説明したが、これに限定されるものではな
く、たとえば、ＥＳＣＡ　（ｅｌｅｃｔｒｏｎ　５ｐｅ
ｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ｆｏｒ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ａｎ
ａｌｙｓｉｓ）、Ａ　Ｅ　Ｓ　（Ａｕｇｅｒ　ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ　５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）、ＸＭＡ（Ｘ−
ｒａｙ　ｍ１ｃｒｏａｎａｌｙｓｉｓ）またはＴＥＭ等
の高真空下で行う分析技術はもとより、半導体基板への
不純物イオンの打ち込み等の半導体装置の製造技術や他
の高真空下で行う処理技術であれば如何なる技術につい
ても適用して有効である。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。

すなわち、真空装置の処理室の前段に、試料表面の吸着
異物を除去するための手段が備えられている試料準備室
を設けることにより、試料表面に付着している吸着異物
等を強制的に除去することができるため、単なる真空排
気による除去の場合に較べ、その除去に要する時間を大
幅に減少させることができる。したがって、その後に行
う上記試料に対する真空下における分析等の処理に至る
までの時間を大幅に短縮することができ、結果として該
真空下の処理を達成する時間を大幅に短縮することがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例１であるＳＩＭＳの試料準
備室を示す概略説明図、東２図は上記Ｓ　ＩＭＳの概略構成図、第３図は本発明
による実施例２であるＳＩＭＳの試料準備室を示す概略
説明図、第４図は本発明による実施例３であるＳＩＭＳの試料準
備室を示す概略説明図である。１・・・分析室、２・・・分析系収容部、３・・・試料
準備室、４・・・真空排気手段、５・・・容器、６・・
・ヒータ（加熱手段）、７・・・試料架台、８・・・給
気管、８ａ・・・バルブ、９・・・排気管、９ａ・・・
パルプ、１０・・・冷却板（異物捕捉手段）、１１・・
・ヒータ、１２・・・隔壁１２．１２ａ・・・開口部、
１３・・・シャッター、１４・・・半導体ウエノ１．１
５・・・ＸＹステージ、１６・・・ガス噴射ノズル、１
６ａ・・・パルプ１．１７・・・吸気ノズル、１７ａ・
・・バルブ、１８・・・超音波発振器（波動発生手段）
。第　　１　　図 δσ

Claims

【特許請求の範囲】１、処理室の前段に、試料表面に付着している異物の除
去を行う浄化手段を備えた試料準備室が設けられてなる
真空装置。２、上記浄化手段が、試料架台に取付けられた加熱手段
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の真
空装置。３、上記浄化手段が、波動発生手段であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の真空装置。４、上記浄化手段が、試料表面へのガス噴射手段である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の真空装置
。５、上記試料準備室内には、異物捕捉手段が設けられて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の真空
装置。６、上記試料準備室には、該準備室の内壁面を昇温させ
るための加熱手段が設けてあることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の真空装置。７、上記試料準備室には、高真空排気手段が設けてある
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の真空装置
。８、上記真空装置が二次イオン質量分析装置であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の真空装置。