KR20210092841A - 기판 분석방법 및 기판 분석장치 - Google Patents

기판 분석방법 및 기판 분석장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210092841A
KR20210092841A KR1020217022064A KR20217022064A KR20210092841A KR 20210092841 A KR20210092841 A KR 20210092841A KR 1020217022064 A KR1020217022064 A KR 1020217022064A KR 20217022064 A KR20217022064 A KR 20217022064A KR 20210092841 A KR20210092841 A KR 20210092841A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
analyte
nozzle
tip
pipe
Prior art date
Application number
KR1020217022064A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102309167B1 (ko
Inventor
가츠히코 가와바타
이성재
다쿠마 하야시
Original Assignee
가부시키가이샤 이아스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 이아스 filed Critical 가부시키가이샤 이아스
Publication of KR20210092841A publication Critical patent/KR20210092841A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102309167B1 publication Critical patent/KR102309167B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/32—Polishing; Etching
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
    • G01N19/08—Detecting presence of flaws or irregularities
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0095—Semiconductive materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N35/1009—Characterised by arrangements for controlling the aspiration or dispense of liquids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N35/1095—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices for supplying the samples to flow-through analysers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/10—Ion sources; Ion guns
    • H01J49/105—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation, Inductively Coupled Plasma [ICP]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N2001/1006—Dispersed solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/2813—Producing thin layers of samples on a substrate, e.g. smearing, spinning-on
    • G01N2001/2826—Collecting by adsorption or absorption

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

본 발명은 기판 단부를 보다 간이하고 신속하게 분석할 수 있는 분석기술을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 선단으로부터 분석액을 토출하고, 토출된 분석액으로 기판 표면을 소인한 후에 분석액을 흡인하는 기판 분석용 노즐을 사용한 기판 분석방법에 있어서, 노즐의 선단과 대향하는 위치에, 토출되는 분석액을 받아내기 위한 액받이판을 배치하여, 선단으로부터 토출된 분석액을 노즐의 선단과 액받이판 사이에 보유하고, 노즐의 선단과 액받이판 사이에 기판 단부를 삽입할 수 있도록 기판을 위치 조정하여, 기판 단부를 노즐의 선단과 액받이판 사이에 보유된 분석액에 접촉시켜, 기판 단부가 분석액에 접촉된 상태로, 노즐과 액받이판을 기판의 둘레 가장자리를 따라 동시에 이동시킴으로써, 기판 단부를 분석하도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

기판 분석방법 및 기판 분석장치
본 발명은 기판에 포함되는 미량 금속 등의 분석 대상물을 분석하기 위한 기판 분석방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 등의 기판의 분석은 제조공정 등에 있어서 기판에 혼입된 금속, 유기물질 등을 미량의 분석액에 의해 검출함으로써 행하여지고 있다. 예를 들면, 실리콘 웨이퍼 등의 기재에 실리콘 산화막이나 질화막 등이 형성된 기판을 분석하는 경우, 기상 분해법 등에 의해 형성막을 에칭하는 전처리를 행한 후, 미량의 분석액을 노즐의 선단에 토출하고, 토출된 분석액으로 기판 표면을 소인하여, 분석 대상물인 금속이나 유기물질 등을 분석액에 집어넣고, 그 분석액을 유도 결합 플라즈마 분석(ICP－MS)함으로써 행하여지고 있다.
그런데, 반도체 웨이퍼 등의 기판의 취급에 있어서는 오염 등의 문제를 최대한 회피하기 위해, 기판을 격납 카세트에 수납하여 반송, 설치 등이 행하여지는데, 이 격납 카세트에 수납된 기판의 경우, 그 외주 측의 기판 단부가 격납 카세트에 접촉하게 된다. 그리고, 이와 같이 기판 단부가 격납 카세트에 접촉한 기판의 경우는, 당해 단부의 오염이 예상되어, 그 단부의 오염이 기판 표면 측으로 확산되어 가는 것이 우려된다. 이 때문에, 반도체 웨이퍼 등의 기판의 경우, 기판 표면의 분석에 더하여, 기판의 단부를 분석하는 것이 행하여진다.
이 기판 단부의 상세를 도 1을 사용하여 설명한다. 도 1에는 반도체 웨이퍼의 기판(W) 단면의 일부를 나타내고 있다. 반도체 웨이퍼 등의 기판(W)의 외주 측 단부에는, 소위 베벨 처리(기판의 외주 등에 모따기 연삭을 행하는 가공 처리)가 행하여지고 있다. 이 출원에 있어서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 모따기 가공 부분(1)과 최외주단(2)의 부분(도 1의 B로 나타낸 화살표영역)을 베벨부라 칭하고, 이 베벨부(B)의 모따기 가공 부분(1)과 기판의 표면(3)의 경계영역 및 베벨부의 모따기 가공 부분(1)과 기판의 이면(4)의 경계영역을 포함하는 경우(도 1의 E로 나타낸 화살표영역)를 에지부라 칭하기로 한다.
이 기판 단부의 분석으로서는, 예를 들면, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 기재된 분석방법이 제안되어 있다. 특허문헌 1에서는, 반도체 웨이퍼의 표면에 약액(분석액)을 접촉시킨 상태로 약액을 둘레방향으로 조작함으로써, 불순물을 포함하는 약액을 회수하도록 한 반도체 웨이퍼의 약액 회수방법에 있어서, 반도체 웨이퍼의 표면 평탄부 중, 모따기부와의 경계영역에 접촉할 수 있는 위치에, 약액의 반경방향 위치를 결정하고, 둘레방향으로 주사함으로써, 불순물을 포함하는 약액을 회수하는 제1 공정과, 반도체 웨이퍼의 모따기부의 상기 경계영역과의 양쪽에 접촉할 수 있는 위치에, 약액의 반경방향 위치를 결정하고, 둘레방향으로 주사함으로써, 불순물을 포함하는 약액을 회수하는 제2 공정을 포함하는 분석방법이 제공되어 있다.
또한, 특허문헌 2에서는, 액적을 저류 가능한 내부공간과 이 내부공간과 하단부에 위치하는 개구를 연통(連通)하는 관통공이 설치되어 상하방향을 따른 축심을 갖는 통형상부를 갖는 회수 지그와, 상기 내부공간으로부터 노출된 액적을 기판에 부착시킨 상태로 상기 회수 지그를 기판의 면을 따라 상대 이동시킬 수 있는 이동 기구와, 상기 개구의 크기가 소정량의 액적을 상기 내부공간에 저류시켜서 상기 회수 지그를 공중에 지지하였을 때에 액적이 상기 개구로부터 드리워지지만 떨어지지 않는 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치를 사용하여 분석하는 방법이 제안되어 있다.
선행기술문헌
특허문헌
일본국 특허 제4521861호 공보
일본국 특허공개 제2008－159657호 공보
특허문헌 1의 분석방법의 경우, 반도체 웨이퍼 표면 평탄부 측 모따기부분의 분석을 행할 수 있지만, 반도체 웨이퍼의 이면 평탄부 측의 모따기부나, 당해 모따기부와 접촉한 경계영역(반도체 웨이퍼의 이면 평탄부 측)의 분석을 행할 수 없다. 또한, 2회의 공정을 행할 필요가 있기 때문에, 신속한 분석이 어려운 경향이 된다. 또한, 특허문헌 2에 있어서는, 본 출원의 도 1에 나타낸 베벨부(B)나 에지부(E)의 분석이 가능하지만, 특수 형상의 회수 지그를 준비할 필요가 있다. 그리고, 이러한 특수 형상의 회수 지그를 사용하여 분석하는 경우, 그 특수 형상으로 인해, 회수 지그의 세정이 어려운 것이 예측되어, 세정이 충분하지 않으면, 메모리가 남기 쉬운 경향이 되어, 분석 정밀도에 대한 악영향을 발생시키는 것이 우려된다. 또한, 회수 지그로부터 분석액을 투입, 회수하기 위해서는, 회수 지그와는 다른 별도의 지그가 필요해진다고 하는 번잡함이 있다.
이에 본 발명은 분석액을 노즐의 선단으로부터 토출하고, 토출된 분석액으로 기판을 소인한 후에 분석액을 분석하는 기판 분석방법을 이용하여, 이 출원의 도 1에 나타내는 기판 단부(베벨부, 에지부)를，보다 간이하고 신속하게 분석하는 것이 가능한 기판 분석기술을 제공한다.
본 발명은 선단으로부터 분석액을 토출하고, 토출된 분석액으로 기판 표면을 소인(sweeping)한 후에 분석액을 흡인하는 기판 분석용 노즐을 사용한 기판 분석방법에 있어서, 노즐의 선단과 대향하는 위치에, 토출되는 분석액을 받아내기 위한 액받이판을 배치하여, 선단으로부터 토출된 분석액을 노즐의 선단과 액받이판 사이에 보유하고, 노즐의 선단과 액받이판 사이에 기판 단부를 삽입할 수 있도록 기판을 위치 조정하여, 기판 단부를 노즐의 선단과 액받이판 사이에 보유된 분석액에 접촉시켜, 기판 단부가 분석액에 접촉된 상태로, 노즐과 액받이판을 기판의 둘레 가장자리를 따라 동시에 이동시킴으로써, 기판 단부를 분석하도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 종래의 기판 분석장치에 액받이판을 설치함으로써, 간이하게 본 발명을 적용하는 것이 가능해져, 노즐의 선단과 액받이판 사이에 보유된 분석액에 기판 단부를 접촉시켜서, 노즐과 액받이판을 동시에 이동시킬 뿐이기 때문에, 신속한 분석이 가능해진다. 그리고, 액받이판을 초순수로 세정함으로써, 메모리의 잔류를 억제하여, 분석 정밀도를 높게 유지하는 것을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 본 발명의 분석방법의 경우, 노즐의 선단과 액받이판 사이에 보유된 분석액에 접촉시킬 때, 기판 단부의 접촉 상태를 제어함으로써, 도 1에 나타내는 기판의 베벨부(B)만의 분석, 또는 에지부(E)의 분석을 행하는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명에 있어서 기판 표면을 소인한다는 것은, 노즐의 선단으로부터 토출된 분석액이 기판 표면을 이동시키는 조작으로, 예를 들면, 기판(웨이퍼(W))을 회전시키면서 노즐을 내측에서 외측으로 이동시키는 등의 방법으로 기판 표면과 노즐을 상대 이동시키는 것을 말한다.
본 발명의 기판 분석방법에 있어서, 노즐과 액받이판을 기판의 둘레 가장자리를 따라 동시에 이동시키는 수법으로서는, 노즐과 액받이판을 동기시켜서 이동시켜도 되고, 노즐과 액받이판을 정지한 상태로, 기판 자체를 이동시키거나 회전 조작 등을 해도 된다. 요컨대, 기판 단부에 접촉하는 분석액이 기판 단부와 상대적으로 이동하도록 하면 되는 것이다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼에 설치된 오리엔테이션 플랫(orientation flat) 부분의 기판 단부를 분석하고자 하는 경우, 오리엔테이션 플랫이 설치된 기판 단부에 분석액을 접촉시켜서, 오리엔테이션 플랫을 따라 분석액을 이동할 수 있도록 조작하면 된다.
본 발명의 액받이판은 소수성인 것이 바람직하다. 분석액의 표면장력에 의해, 노즐의 선단으로부터 토출된 분석액을 노즐의 선단과 액받이판 사이에 확실하게 보유할 수 있게 되기 때문이다. 예를 들면, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등의 소수성 재료를 사용하여, 본 발명의 액받이판을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 기판 분석방법에 있어서의 노즐은, 분석액을 토출 및 흡인하는 배관과, 소인하는 분석액을 둘러싸듯이 배관의 외주에 설치된 제1 외관과, 제1 외관의 외주 측에 설치된 제2 외관으로 이루어지는 삼중관으로 구성되며, 배관과 제1 외관 사이를 배기 경로로 하는 제1 배기 수단과, 제1 외관과 제2 외관 사이를 배기 경로로 하는 제2 배기 수단을 갖는 것이 바람직하다. 이 삼중관 구조의 노즐을 사용하면, 제1 배기 수단과 제2 배기 수단에 의해, 배관과 제1 외관 사이 및 제1 외관과 제2 외관 사이의 배기 경로를 각각 감압 분위기로 제어하면, 배관의 선단에 토출된 분석액을 노즐의 선단과 액받이판 사이에 확실하게 보유하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 기판 분석방법에 있어서의 노즐은 분석액을 토출 및 흡인하는 노즐 본체와, 소인하는 분석액을 둘러싸듯이 노즐 본체의 외주에 배치된 외관으로 이루어지는 이중관으로 구성되며, 노즐 본체와 외관 사이를 배기 경로로 하는 배기 수단을 갖는 것이라도 적용할 수 있다. 이 이중관 구조의 노즐은 노즐 본체와 외관에 의해 구성되며 있기 때문에, 노즐 본체와 외관으로 형성된 공간을 감압 분위기로 제어함으로써, 노즐 본체의 선단에 토출된 분석액을 노즐의 선단과 액받이판 사이에 확실하게 보유하는 것이 가능해진다.
본 발명의 기판 분석방법은 선단으로부터 분석액을 토출하고, 토출된 분석액으로 기판 표면을 소인한 후에 분석액을 흡인하는 기판 분석용 노즐을 구비한 기판 분석장치에 있어서, 분석액을 토출 및 흡인하는 배관과, 소인하는 분석액을 둘러싸듯이 배관의 외주에 설치된 제1 외관과, 제1 외관의 외주 측에 설치된 제2 외관으로 이루어지는 삼중관으로 구성되며, 배관과 제1 외관 사이를 배기 경로로 하는 제1 배기 수단과, 제1 외관과 제2 외관 사이를 배기 경로로 하는 제2 배기 수단을 갖는 기판 분석용 노즐과, 노즐의 선단과 대향하는 위치에, 배관으로부터 토출되는 분석액을 받아내기 위한 액받이판을 배치시키는 액받이판 제어 수단과, 노즐 및 액받이판을 동기시켜서, 기판에 대해 상대 이동시킬 수 있는 구동 수단을 구비한 기판 분석장치에 의해 실시할 수 있다.
본 발명의 기판 분석장치에 있어서의 노즐은 삼중관 구조를 형성할 때의 각 부재의 사이즈에는 특별히 제한은 없다. 분석 대상 기판의 종류나 크기, 분석 조건 등에 맞춰, 적절히 조정한 사이즈의 기판 분석용 노즐을 준비할 수 있다. 현재 상황에 있어서는, 배관의 안지름은 1／8 인치(배관 두께는 0.2 ㎜∼0.5 ㎜), 제1 외관의 안지름은 8 ㎜(제1 외관 두께는 1 ㎜∼2 ㎜), 제2 외관의 안지름은 18 ㎜(제1 외관 두께는 1 ㎜∼2 ㎜)를 적용하고 있다.
그리고, 본 발명의 기판 분석장치에 있어서의 액받이판은 그 형상에는 특별히 제한은 없지만, 바람직하게는 평평한 원기둥 형상으로, 그 원형면에서 분석액을 받아내도록 할 수 있다. 액받이판의 분석액을 받아내는 원형면은 삼중관 구조의 노즐의 제1 외관 지름 또는 제2 외관 지름에 맞춘 지름을 갖도록 적당히 가공해 두는 것이 바람직하다. 예를 들면, 20 ㎜ 제2 외관(안지름 18 ㎜, 바깥지름 22 ㎜), 10 ㎜ 제1 외관(안지름 8 ㎜, 바깥지름 12 ㎜), 1／8 인치 배관의 삼중관의 노즐의 경우, 액받이판의 분석액을 받아내는 원형면은 지름 8∼12 ㎜로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 기판 분석방법은 선단으로부터 분석액을 토출하고, 토출된 분석액으로 기판 표면을 소인한 후에 분석액을 흡인하는 기판 분석용 노즐을 구비한 기판 분석장치에 있어서, 선단으로부터 분석액을 토출하고, 토출된 분석액으로 기판 표면을 소인한 후에 분석액을 흡인하는 기판 분석용 노즐을 구비한 기판 분석장치에 있어서, 분석액을 토출 및 흡인하는 노즐 본체와, 소인하는 분석액을 둘러싸듯이 노즐 본체의 외주에 배치된 외관으로 이루어지는 이중관으로 구성되며, 노즐 본체와 외관 사이를 배기 경로로 하는 배기 수단을 갖는 기판 분석용 노즐과, 노즐의 선단과 대향하는 위치에, 배관으로부터 토출되는 분석액을 받아내기 위한 액받이판을 배치시키는 액받이판 제어 수단과, 노즐 및 액받이판을 동기시켜서, 기판에 대해 상대 이동시킬 수 있는 구동 수단을 구비한 기판 분석장치에 의해 실시하는 것도 가능하다.
본 발명의 기판 분석장치에 있어서의 노즐로서, 이중관 구조를 형성할 때의 각 부재의 사이즈에는 특별히 제한은 없다. 분석 대상 기판의 종류나 크기, 분석 조건 등에 맞춰, 적절히 조정한 사이즈의 기판 분석용 노즐을 준비할 수 있다. 현재 상황에 있어서는, 노즐 본체의 내관은 8 ㎜(두께는 1 ㎜∼2 ㎜), 외관의 안지름은 18 ㎜(외관 두께는 1 ㎜∼2 ㎜), 내관의 선단부는 돔형상을 하고, 그 중심부에 1／8 인치의 배관(배관 두께는 0.2 ㎜∼0.5 ㎜)이 관통되어 있는 것을 적용하고 있다.
그리고, 이 이중관 구조의 노즐을 채용할 때의 액받이판은 그 형상에는 특별히 제한은 없으나, 바람직하게는 평평한 원기둥 형상으로, 그 원형면에서 분석액을 받아내도록 할 수 있다. 액받이판의 분석액을 받아내는 원형면은, 이중관 구조의 노즐의 노즐 본체 지름에 맞춘 지름을 갖도록 적당히 가공해 두는 것이 바람직하다. 예를 들면, 10 ㎜ 내관(안지름 8 ㎜, 바깥지름 12 ㎜), 20 ㎜ 외관(안지름 18 ㎜, 바깥지름 22 ㎜, 1／8 인치 배관의 이중관의 노즐의 경우, 액받이판의 분석액을 받아내는 원형면은 지름 8∼12 ㎜로 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 반도체 웨이퍼 등의 기판 단부의 분석을 보다 간이적인 장치 구조로 신속하게 행하는 것이 가능해진다. 보다 구체적으로는, 기판 단부에 있어서의 베벨부만의 분석, 또는 에지부의 분석을 신속하게 행하는 것이 가능해진다.
도 1은 기판 단부의 단면도이다.
도 2는 본 실시형태의 기판 분석장치의 단면 개략도이다.
도 3은 에지 플레이트의 평면도이다.
도 4는 기판 단부를 분석할 때의 단면 개략도이다.
도 5는 기판 단부를 분석할 때의 단면 개략도이다.
아래에 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 도 2에 본 실시형태의 기판 분석장치의 개략 단면도를 나타낸다.
도 2에 나타내는 노즐(100)은 배관(110)과, 배관(110)의 외주에 설치된 제1 외관(120)과, 제1 외관(120)의 외주 측에 설치된 제2 외관(130)으로 이루어지는 삼중관으로 구성되며 있다. 배관(110)에는 시린지 펌프(도시하지 않음)가 접속되어 있어, 배관(110)에 의해 분석액의 흡인, 토출이 가능해져 있다.
제1 외관(120)에는 배기 펌프(도시하지 않음)에 접속된 제1 배기 수단(121)이 설치되어 있어, 배관(110)과 제1 외관(120) 사이에 형성된 공간(제1 배기 경로)을 감압 분위기로 할 수 있다. 또한, 동일하게 제1 외관(120)과 제2 외관(130) 사이에도, 배기 펌프(도시하지 않음)가 접속된 제2 배기 수단(131)이 설치되어 있어, 제1 외관(120)과 제2 외관(130) 사이에 형성된 공간(제2 배기 경로)을 감압 분위기로 할 수 있다.
본 실시형태의 기판 분석장치는 다음의 순서로 기판의 표면 분석을 행할 수 있다. 기판(W) 위에 노즐(100)의 선단을 기판 표면에 접촉하지 않을 정도까지 강하시켜, 배관(110)으로부터 분석액을 토출한다. 그 상태로, 기판 표면을 분석액에 의해 소인을 행한다. 소정의 소인 조작을 행하고 노즐을 정지한 후, 배관(110)에 의해 분석액의 흡인을 행하여, 분석액을 시린지 펌프에 회수한다. 회수한 분석액은 ICP－MS 등의 분석장치를 사용하여 분석된다.
다음으로, 본 실시형태의 기판 분석장치를 사용하여 기판 단부의 분석을 행하는 경우에 대해서 설명한다. 도 3에는 액받이판(200)의 평면도를 나타낸다. 이 액받이판(200)은 PTFE에 의해 형성되어 있고, 분석액(D)을 받아내기 위한 원형판(210)에 샤프트(220)가 장착된 구조로 되어 있다. 3중 구조의 노즐의 형상으로서, 20 ㎜ 제2 외관(안지름 18 ㎜, 바깥지름 22 ㎜), 10 ㎜ 제1 외관(안지름 8 ㎜, 바깥지름 12 ㎜), 1／8 인치 배관을 채용한 경우, 액받이판(200)의 원형면(210)은 지름 12 ㎜로 하였다.
도 4, 도 5에는 기판 단부를 분석할 때의 개략 단면도를 나타내고 있다. 기판 단부를 분석하는 경우, 먼저, 노즐의 선단 하방 위치에 액받이판(200)의 원형면(210)을 노즐의 선단에 근접하도록 배치한다. 이 상태로, 배관(110)으로부터 분석액을 토출한다. 이때, 제1 배기 경로와 제2 배기 경로를 감압 분위기로 해둔다. 배관(110)으로부터 토출된 분석액(D)은 액받이판(200)의 원형면(210) 전체면에 받아내어지는 상태가 되도록 한다. 그러면, 배관(110)으로부터 토출된 분석액(D)은 표면장력과, 감압 분위기로 된 제1 배기 경로와 제2 배기 경로의 작용에 의해, 노즐의 선단과 액받이판 사이에 분석액(D)이 보유된 상태가 된다.
분석액(D)이 보유된 상태로 한 후, 기판(W)을 이동시킴으로써, 기판(W)의 단부를 분석액(D)에 접촉시킨다. 이 기판(W) 단부의 접촉 상태를 제어함으로써, 도 1에서 나타낸 베벨부(B)의 분석(도 4), 또는 에지부(E)의 분석(도 5)을 행한다.
이 기판(W)의 단부를 측정한 결과에 대해서 설명한다. 분석 대상으로 한 기판에는, 12 인치의 실리콘 웨이퍼를 사용하였다. 이 기판은 두께 0.775 ㎜±0.02 ㎜로, 소위 베벨 처리(모따기 연삭)된 외주 단부를 가지고 있다. 분석액으로서는, 3% 부피 농도의 불화수소와 4% 부피 농도의 과산화수소의 혼합액 1 mL를 노즐의 1／8 인치 배관 내에 흡인하여 사용하였다.
노즐의 선단과 액받이판의 거리를 2.5 ㎜로 설정하고, 노즐의 1／8 인치 배관으로부터 분석액을 200 μL 토출시켜서, 노즐의 선단과 액받이판 사이에 분석액이 보유된 상태로 하였다. 또한, 노즐의 선단과 액받이판의 거리를 변경한 경우, 그에 맞춘 분석액의 토출량을 조절하게 되는데, 예를 들면 거리가 2∼3 ㎜인 경우, 토출량을 100∼300 μL의 범위에서 조정한다.
분석액이 노즐의 선단과 액받이판 사이에 보유된 상태로, 노즐의 선단과 액받이판 사이의 중앙 위치에 기판 단부를 이동시켜, 그 위치에서 기판 단부를 분석액에 접촉시켰다. 이 단부의 접촉은 현미경(배율)으로 확인하면서 행할 수 있다. 여기서는, 도 1에서 나타내는 베벨부(B)의 분석의 경우는 도 4에 나타내는 바와 같은 상태가 되도록 기판 단부를 분석액에 접촉시켰다. 이 상태로, 노즐 및 액받이판을 동기시켜서, 기판의 외주를 따라 기판에 대해 상대 이동(30 ㎜/min)시켰다. (웨이퍼가 친수성인 경우, 5 ㎜／min로 행한다) 이동할 때도, 현미경으로 기판 단부와 분석액의 접촉 상태를 확인하였다. 분석 대상 부위를 상대 이동시킨 후, 분석액을 흡인하여 ICP－MS에 의해 분석을 행하였다.
분석액의 회수액량을 300 μL로 하고, 12 인치의 실리콘 웨이퍼의 에지부를 상기한 방법으로 스캔하여, ICP－MS로 분석한 결과를, 표 1에 나타낸다(스캔한 에지부의 총 면적은 7.3 ㎠).
Figure pct00001
표 1에 나타내는 기판 단부의 분석 결과로부터, 웨이퍼의 에지부만의 금속 오염을 간단하게 분석할 수 있는 것이 판명되었다.
본 실시형태에서는, 실리콘 웨이퍼를 예시하고 있지만, 재질, 크기 등이 상이한 각종 기판에 적용 가능하다. 또한, 소수성 기판, 친수성 기판 중 어느 것에 대해서도 적용할 수 있다. 분석액에 대해서도, 불화수소와 과산화수소의 혼합액 이외에도, 왕수계 용액(분석 대상이 귀금속 원소인 경우)이나 질산 용액(분석 대상 기판이 친수성인 경우) 등의 각종 용액을 사용할 수 있다.
1　　모따기부
2　　최외단부
100　　노즐
110　　배관
120　　제1 외관
130　　제2 외관
B　　베벨부
E　　에지부
W　　웨이퍼
D　　분석액

Claims (3)

  1. 선단으로부터 분석액을 토출하고, 토출된 분석액으로 기판 표면을 소인(sweeping)한 후에 분석액을 흡인하는 기판 분석용 노즐을 사용한 기판 분석방법에 있어서,
    노즐의 선단과 대향하는 위치에, 토출되는 분석액을 받아내기 위한 액받이판을 배치하여, 선단으로부터 토출된 분석액을 노즐의 선단과 액받이판 사이에 보유하고,
    노즐의 선단과 액받이판 사이에 기판 단부를 삽입할 수 있도록 기판을 위치 조정하여,
    기판 단부를 노즐의 선단과 액받이판 사이에 보유된 분석액에 접촉시켜,
    기판 단부가 분석액에 접촉된 상태로, 노즐과 액받이판을 기판의 둘레 가장자리를 따라 동시에 이동시킴으로써, 기판 단부를 분석하는 것으로,
    노즐은 분석액을 토출 및 흡인하는 배관과, 소인하는 분석액을 둘러싸듯이 배관의 외주에 설치된 제1 외관과, 제1 외관의 외주 측에 설치된 제2 외관으로 이루어지는 삼중관으로 구성되며, 배관과 제1 외관 사이를 배기 경로로 하는 제1 배기 수단과, 제1 외관과 제2 외관 사이를 배기 경로로 하는 제2 배기 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 분석방법.
  2. 제1항에 있어서,
    액받이판은 소수성인 기판 분석방법.
  3. 선단으로부터 분석액을 토출하고, 토출된 분석액으로 기판 표면을 소인한 후에 분석액을 흡인하는 기판 분석용 노즐을 구비한 기판 분석장치에 있어서,
    분석액을 토출 및 흡인하는 배관과, 소인하는 분석액을 둘러싸듯이 배관의 외주에 설치된 제1 외관과, 제1 외관의 외주 측에 설치된 제2 외관으로 이루어지는 삼중관으로 구성되며, 배관과 제1 외관 사이를 배기 경로로 하는 제1 배기 수단과, 제1 외관과 제2 외관 사이를 배기 경로로 하는 제2 배기 수단을 갖는 기판 분석용 노즐과,
    노즐의 선단과 대향하는 위치에, 배관으로부터 토출되는 분석액을 받아내기 위한 액받이판을 배치시키는 액받이판 제어 수단과,
    노즐 및 액받이판을 동기시켜서, 기판에 대해 상대 이동시킬 수 있는 구동 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 기판 분석장치.
KR1020217022064A 2018-12-26 2019-11-06 기판 분석방법 및 기판 분석장치 KR102309167B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2018-242929 2018-12-26
JP2018242929A JP6675652B1 (ja) 2018-12-26 2018-12-26 基板分析方法および基板分析装置
PCT/JP2019/043353 WO2020137173A1 (ja) 2018-12-26 2019-11-06 基板分析方法および基板分析装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210092841A true KR20210092841A (ko) 2021-07-26
KR102309167B1 KR102309167B1 (ko) 2021-10-05

Family

ID=70001019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217022064A KR102309167B1 (ko) 2018-12-26 2019-11-06 기판 분석방법 및 기판 분석장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11422071B2 (ko)
EP (1) EP3890002B1 (ko)
JP (1) JP6675652B1 (ko)
KR (1) KR102309167B1 (ko)
CN (1) CN113287193A (ko)
TW (1) TWI735100B (ko)
WO (1) WO2020137173A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05256749A (ja) * 1992-03-12 1993-10-05 Piyuaretsukusu:Kk 分析前処理器具及び該器具を用いた前処理方法
JP2002025988A (ja) * 2000-07-07 2002-01-25 Chemitoronics Co Ltd プラズマエッチング装置
JP2005109292A (ja) * 2003-10-01 2005-04-21 Rigaku Industrial Co ウェーハ周辺部の被測定物を回収する方法および装置
JP2011128033A (ja) * 2009-12-18 2011-06-30 Ias Inc 基板分析用ノズル及び基板分析方法
JP2017020992A (ja) * 2015-07-15 2017-01-26 Jsr株式会社 分析方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1092784A (ja) * 1996-09-10 1998-04-10 Toshiba Microelectron Corp ウェーハ処理装置およびウェーハ処理方法
JP3627918B2 (ja) * 2000-10-20 2005-03-09 理学電機工業株式会社 半導体基板の表面評価分析装置とそれに用いる冶具
US6727494B2 (en) * 2001-04-18 2004-04-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method and apparatus for detecting contaminating species on a wafer edge
US6988326B2 (en) 2002-09-30 2006-01-24 Lam Research Corporation Phobic barrier meniscus separation and containment
US7093375B2 (en) * 2002-09-30 2006-08-22 Lam Research Corporation Apparatus and method for utilizing a meniscus in substrate processing
JP2006001234A (ja) 2004-06-21 2006-01-05 Canon Inc インクタンク、インクジェット記録ヘッド、インクジェットヘッドカートリッジおよび該インクジェットヘッドカートリッジを有するインクジェット記録装置
JP4521861B2 (ja) * 2004-06-28 2010-08-11 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 半導体ウェーハの薬液回収方法および装置
JP4018120B2 (ja) * 2006-05-12 2007-12-05 シャープ株式会社 液滴吐出描画装置
JP2008159657A (ja) 2006-12-21 2008-07-10 Nas Giken:Kk 基板処理装置と基板処理方法と回収治具
JP2010060439A (ja) * 2008-09-04 2010-03-18 Gemetec Ges Fuer Messtechnik & Technologie Mbh ウエハーの不純物を分析するための方法および装置
KR101242246B1 (ko) * 2011-03-21 2013-03-11 주식회사 엘지실트론 웨이퍼 오염 측정장치 및 웨이퍼의 오염 측정 방법
JP2014017280A (ja) * 2012-07-05 2014-01-30 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板の汚染回収方法、基板の汚染回収装置、および基板の汚染回収分析システム
JP6108367B1 (ja) * 2015-12-22 2017-04-05 株式会社 イアス シリコン基板用分析装置
JP6156893B1 (ja) * 2016-03-01 2017-07-05 株式会社 イアス 基板分析用のノズル
KR101710859B1 (ko) * 2016-06-16 2017-03-02 주식회사 위드텍 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 장치 및 방법
US10688485B2 (en) * 2017-07-18 2020-06-23 Ias, Inc Substrate analysis nozzle and method for analyzing substrate
US10670540B2 (en) * 2018-06-29 2020-06-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Photolithography method and photolithography system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05256749A (ja) * 1992-03-12 1993-10-05 Piyuaretsukusu:Kk 分析前処理器具及び該器具を用いた前処理方法
JP2002025988A (ja) * 2000-07-07 2002-01-25 Chemitoronics Co Ltd プラズマエッチング装置
JP2005109292A (ja) * 2003-10-01 2005-04-21 Rigaku Industrial Co ウェーハ周辺部の被測定物を回収する方法および装置
JP2011128033A (ja) * 2009-12-18 2011-06-30 Ias Inc 基板分析用ノズル及び基板分析方法
JP2017020992A (ja) * 2015-07-15 2017-01-26 Jsr株式会社 分析方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6675652B1 (ja) 2020-04-01
US11422071B2 (en) 2022-08-23
EP3890002A4 (en) 2022-08-17
TW202043727A (zh) 2020-12-01
TWI735100B (zh) 2021-08-01
EP3890002B1 (en) 2024-01-24
JP2020106303A (ja) 2020-07-09
US20220042882A1 (en) 2022-02-10
KR102309167B1 (ko) 2021-10-05
EP3890002A1 (en) 2021-10-06
WO2020137173A1 (ja) 2020-07-02
CN113287193A (zh) 2021-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101258002B1 (ko) 기판처리장치 및 기판처리방법
JP7330478B2 (ja) 半導体ウエハの統合した分解および走査のためのシステム
KR101210295B1 (ko) 기판 오염물 분석 장치 및 이를 이용한 오염물 분석 방법
TWI573996B (zh) 基板分析用噴嘴
KR102115107B1 (ko) 기판 분석용 노즐 및 기판 분석방법
EP3351922B1 (en) Method for analysis of a substrate using a nozzle
KR101581376B1 (ko) 기판 오염물 분석 장치 및 이를 이용한 오염물 분석 방법
KR102217638B1 (ko) 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링장치 및 방법
KR102309167B1 (ko) 기판 분석방법 및 기판 분석장치
US20220230864A1 (en) Shaped-channel scanning nozzle for scanning of a material surface
US20230317472A1 (en) Scanning system
KR101756456B1 (ko) 기판 오염물 분석 장치 및 기판 오염물 분석 방법
KR101653987B1 (ko) 기판 오염물 분석 장치 및 기판 오염물 분석 방법
WO2023037564A1 (ja) 分析液の回収方法
US20240157410A1 (en) Processing chamber cleaning method, cleaning attachment and substrate processing system
TWI842883B (zh) 用於掃描半導體晶圓之表面之噴嘴系統及噴嘴
KR20160121384A (ko) 기판 오염물 분석 장치 및 기판 오염물 분석 방법
KR20200123765A (ko) 기판 오염물 분석 장치 및 기판 오염물 분석 방법
JPH11118683A (ja) 分析用試料調整方法および装置

Legal Events

Date Code Title Description
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant