TWI408757B - Analysis Method of Quartz Components - Google Patents
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Description
本發明係有關石英構件之分析方法，尤其有關石英構件所包含之污染物質的分析方法。
石英構件，因為其較高熔點與減壓氛圍下有較少氣體放出，故被使用於半導體製造用之各種基板處理裝置。又，石英構件對於高性能裝置等半導體裝置，比較沒有做為所謂污染(Contamination)之產生源而帶來不良影響之虞，可適當做為嚴格管理污染之基板處理裝置所需的構件。
但是，即使構成石英構件之石英材料本身具有高純度，有時也會在加工石英材料時污染石英材料。若將被污染之石英構件用於半導體裝置製造用的基板處理裝置，則晶圓會被污染，而降低半導體裝置的製造生產率。
為了去除此種不良情況，提案有各種檢測出石英構件之金屬污染的方法。做為其中一種，係將石英構件浸泡於蝕刻液，進一步分析該蝕刻液，藉此檢測(分析)出石英構件之金屬污染的方法(參考專利文件1)。
[專利文件1]日本國專利申請公開公報第2001－223251號
但是，為了將石英構件浸泡於特定之蝕刻液中，必須要有充滿蝕刻液之容器，若該容器被污染，則有測定精確度降低的不良情況。
又，例如依據做為分析對象之石英構件的大小，用以保存蝕刻液之容器會變大，此容器與蝕刻液之接觸面積也會變大。此時可能從容器對蝕刻液溶入各式各樣的物質，這也有對測定造成不良影響之虞。
更且，依據石英構件之大小，隨著容器變大而蝕刻液也必須要大量，故提高分析所需成本。更進一步來說，在處置大量蝕刻液時，必須要小心注意。例如有時使用氟酸等強酸做為蝕刻液，故會增加安全管理成本而為不良情況。
另一方面，雖然有SIMS(二次離子質量分析)等不需要蝕刻液之分析方法，但此種方法被限制了可分析之深度，就無法進行充分分析這點來說較為不利。又，雖然也有用光學方式來分析石英構件的方法，但此方法就無法避免破壞性檢查來說較為不利。
本發明係為了解決上述問題而成者，提供一種以良好精確度，而且可輕易分析石英構件的分析方法。
本發明之第1型態，係提供一種石英構件之分析方法，其特徵係具備：對於石英構件形成為凹狀之蝕刻液保持部中供給蝕刻液，來蝕刻該石英構件的供給工程；和分析上述供給工程所使用之蝕刻液的分析工程。
本發明之第2型態，係針對上述第1型態之分析方法，其中，上述蝕刻液保持部，可以是包含具有曲線的開口部。
本發明之第3型態，係針對第1或第2型態之分析方法，其中，上述蝕刻液保持部可以是略圓筒狀。
本發明之第4型態，係針對第1到第3型態中任一個之分析方法，其中，上述蝕刻液保持部之周圍，可以形成有防止上述蝕刻液流出的覆蓋層。
本發明之第5型態，係針對第4型態之分析方法，其中，上述覆蓋層係可由有機材料所構成。
本發明之第6型態，係針對第1到第5型態中任一個之分析方法，其中，上述蝕刻液可以含有氟酸。
本發明之第7型態，係針對第1到第6型態中任一個之分析方法，其中，上述分析工程中之分析，可以由感應耦合電漿質量分析法、感應耦合電漿原子發光分析法、以及原子吸光分析法等任一種來進行。
本發明之第8型態，係針對第1到第7型態中任一個之分析方法，其中，上述石英構件，可以是用於半導體製造中之基板處理裝置的構件。
若依本發明，則可以提供一種以良好精確度，而且可輕易分析石英構件的分析方法。
一邊參考附加圖示，一邊說明本發明之實施方式。用以說明實施方式之所有圖中，相同或類似之構件或零件，係附加相同或類似的參考符號，省略重複說明。
第1A圖及第1B圖，係模式化表示本發明實施方式中石英構件之分析方法的圖。首先如第1A圖所示，對石英構件101供給(滴落)蝕刻液103。本實施方式之分析方法，在石英構件101中滴落有蝕刻液103的部分，形成有凹狀的蝕刻液保持部102。
(A)做為本實施方式所使用之蝕刻液，例如以包含氟酸之液體為佳；也可以對氟酸混合硝酸、鹽酸、硫酸、過氧化氫等來使用。
(B)蝕刻液保持部102，係可在石英構件中做為分析對象之部分，於石英構件製作時預先形成，也可以在分析前形成。另外，做為分析對象之部分，可以是在基板處理裝置內使用石英構件時預測會成為高溫的部分，也可以是放置有半導體基板(晶圓)之部分附近。又，石英構件不限只有一個蝕刻液保持部，也可形成複數蝕刻液保持部。又，也可使用具有特定形狀之遮罩，以蝕刻來形成蝕刻液保持部102。
如第1B圖所示，被滴落之蝕刻液103，會被保持於蝕刻液保持部102。此蝕刻液103會蝕刻蝕刻液保持部102的內壁面。本實施方式中，蝕刻液保持部102中保持有被滴落(供給)到石英構件101的蝕刻液，此蝕刻液則被利用為分析用的試料。
更詳細來說，係以蝕刻液103來蝕刻蝕刻液保持部102之內壁面，而溶解石英、和石英構件中所包含的污染物質(金屬)。其次，取出包含石英及污染物質(金屬)的蝕刻液，由特定分析方法來分析此蝕刻液，以檢測出石英的污染物質(金屬污染物質)。
做為上述分析方法，例如有感應耦合電漿質量分析法(ICP－MS)、感應耦合電漿原子發光分析法(ICP－AAS)、原子吸光分析法(AAS)等方法。
例如，像先前一般將石英構件浸泡於蝕刻液，進而藉由分析蝕刻液，來檢測出石英構件之金屬污染的方法中，保持蝕刻液之容器本身的污染會影響測定結果，而有降低測定精確度之不良情況。又，分析會變得龐大，有增加分析成本的不良情況。
另一方面，若依本實施方式之分析方法，則(C)不需要保持蝕刻液之容器，故不會受到容器污染的影響，可以用良好精確度且輕易進行石英構件的分析。(D)而且，本實施方式中對於具有各種形狀．大小之石英構件不須準備個別的容器，可降低分析成本。又，本實施方式中用於石英構件蝕刻的蝕刻液份量可以減少，故可更降低分析所需成本。
又，因為於上述蝕刻液保持部102保持有蝕刻液，故可抑制蝕刻液之流出，同時不會被石英構件之表面狀態(排液性、親液性)所影響，都可進行安定蝕刻。
例如，在沒有形成上述凹狀之蝕刻液保持部102的面供給(滴落)蝕刻液時，若構件表面具有親液性，則有時會難以蝕刻將滴落之蝕刻液保持於表面的構件。
但是，本實施方式中並不拘構件為排液性或親液性(不問構件之表面能量狀態)，都可保持蝕刻液，故可安定地蝕刻構件。
又，本實施方式之分析方法，比起例如先前之乾式分析方法一例的SIMS，有可分析深度較深的優點。SIMS可分析之深度大約為數百μm左右，而本實施方式中，因應必要可達到數mm左右。又，本實施方式之分析方法係實質上非破壞的分析，故不需要破壞(截斷)做為分析對象的石英構件。
其次，說明上述蝕刻液保持部102之形狀的例子。第2A圖~第2C圖，係表示本實施方式之分析方法，蝕刻液保持部之形狀例子的俯視圖。
首先，參考第2A圖，蝕刻液保持部102之開口部，從上面看係形成為圓形。又可如第2B圖及第2C圖所示，蝕刻液保持部之開口部，從上面看係形成為橢圓形。
如此一來，蝕刻液保持部102之開口部，從上面看係形成為包含曲線的形狀為佳。更且，蝕刻液保持部102之開口部，形成為例如圓或橢圓的形狀更佳。此理由係開口部若包含角部，則蝕刻液會從角部流出。有關此種流出，以下用第3圖及第4圖說明。
第3圖及第4圖，係分別在開口部具有角部之蝕刻液保持部102C中，模式化表示被保持之蝕刻液103的剖面圖及立體圖。
如第3圖及第4圖所示，蝕刻液保持部102C具有角部時，蝕刻液之液面會向著此角部升高。因此，蝕刻液容易流出到蝕刻液保持部外面。此種流出，就包含氟酸等表面張力較小之酸的蝕刻液來說更為明顯。而且這種傾向，對氟酸濃度較高之蝕刻液來說更明顯，故就提高構件之蝕刻速度來提高分析效率這點來說會有問題。
本實施方式中，蝕刻液保持部之開口部，從上面看係形成為圓或橢圓等包含曲線的形狀(曲線所構成的形狀)，開口部並不包含角部，故可有效防止蝕刻液流出。結果，可使用具有較高氟酸濃度之蝕刻液，故可加快蝕刻速度，藉此提高分析效率。
第5A圖，係石英構件101之立體圖。如第5A圖所示，蝕刻液保持部102，係形成為例如略圓筒狀為佳。此時，可以如先前所說明般有效抑制蝕刻液的流出，而要加工為該形狀也較容易。
又，蝕刻液保持部，也可以如第5B圖所示之蝕刻液保持部102D一般，以全部由曲面所構成的方式，例如形成為半球狀。此時，防止蝕刻液流出的效果尤其大。像這樣，蝕刻液保持部之形狀，係鑒於蝕刻液流出防止之效果大小與加工的容易度，來適當決定為佳。
(E)另外，蝕刻液保持部之尺寸，只要考慮石英構件之大小來適當決定即可。
為了更佳改善防止蝕刻液從蝕刻液保持部流出的效果，可以在蝕刻液保持部周圍形成特定之覆蓋層。第6A圖及第6B圖，係在蝕刻液保持部102周圍形成覆蓋層之石英構件101的俯視圖。
參考第6A圖，對石英構件101上開口有蝕刻液保持部102之面的整個面(除了蝕刻液保持部102以外)，形成覆蓋層104。例如覆蓋層104係對蝕刻液103具有排液性為佳。又例如覆蓋層104係以有機物層形成。做為有機物的例子，有DOP(Di－Octyl Phthalate，鄰苯二甲酸二辛酯)。又，做為DOP以外之有機物，以具有DOP沸點以上之沸點者為佳。
又，覆蓋層104例如第6B圖所示，可以僅形成於蝕刻液保持部(開口部)周圍。此時，例如覆蓋層104係包圍蝕刻液保持部而形成為圓環狀。
因為形成上述第6A圖或第6B圖所示的覆蓋層，故抑制保持於蝕刻液保持部之蝕刻液的流出，效果會更加改善。第7A圖、第7B圖，係開口部週邊形成有覆蓋層104之蝕刻液保持部中，模式化表示被保持之蝕刻液的剖面圖。
參考第7A圖、第7B圖，藉由形成覆蓋層104，即使石英構件101傾斜之情況下，蝕刻液103也難以自蝕刻液保持部102流出，而可保持蝕刻液。
又如第7A圖~第7B圖所示，若交互改變石英構件之傾斜方向，則可促進石英構件的蝕刻。亦即蝕刻液會在蝕刻液保持部內流動，故可加大蝕刻速度，提高分析效率。
又，做為形成上述覆蓋層之方法，例如有將覆蓋層原料(DOP)蒸鍍於石英構件的蒸鍍法。但是形成覆蓋層之方法，並不限定於蒸鍍法，例如有塗佈法(旋轉塗佈法)，網版印刷、凹版、凸版等印刷法，噴墨印刷法，濺鍍法或CVD法等各種成膜方法。
又，做為將覆蓋層圖案化之方法，例如有使用遮罩圖案之遮罩成膜的圖案化法，或結合微影法與蝕刻的圖案化法。
第8圖，係表示上述所說明之本實施方式之石英構件分析方法的流程圖。
首先步驟S1中，開始本實施方式中石英構件的分析。因應必要，在步驟S2中，將之前說明之覆蓋層104形成於石英構件101上。此步驟中，蝕刻液保持部102之周圍，係被有機物(例如DOP)所覆蓋。但是也可省略此步驟。
其次在步驟S3中，於蝕刻液保持部102滴落例如含氟酸的蝕刻液103。此時，蝕刻液103可以是稀釋氟酸的液體，或是對氟酸混合硝酸、鹽酸、硫酸、過氧化氫等而加以稀釋的液體。
其次，於步驟S4中，藉由蝕刻液103來蝕刻(溶解)石英和石英中所包含的雜質(金屬)。此步驟中，如第7A圖~第7B圖所示，可以藉由使蝕刻液積極流動，來促進蝕刻(溶解)。
其次在步驟S5中，將被回收之蝕刻液，使用例如感應耦合電漿質量分析法(ICP－MS)、感應耦合電漿原子發光分析法(ICP－AAS)、原子吸光分析法(AAS)等已知方法來分析。結果，檢測出石英中所包含的金屬元素。又，也可使用已知方法(例如參考日本特開2001－223251)，定量檢測出石英所包含之金屬的量。
如此一來，則結束石英構件之分析(步驟S7)。
使用上述分析方法可以檢測(定量)出各種石英構件之金屬(污染)，尤其適合用於半導體裝置製造用之基板處理裝置所使用的石英構件分析。
近年來隨著半導體裝置之高性能化，用於半導體裝置製造之基板處理裝置對金屬污染的要求也更嚴格，用於基板處理裝置之構件的污染降低(管理)就成為重要問題。
尤其石英構件，即使在減壓下其氣體放出也比其他構件要少，在高性能半導體裝置製造用之基板處理裝置中，使用為處理容器內部之構件的頻率很高。又，處理容器內部之構件有尺寸較大者或形狀複雜者，先前難以用高精確度且輕易地進行石英構件的分析。
若依上述石英構件之分析方法，則即使石英構件較大時，或石英構件形狀複雜的情況下，也可用高精確度且輕易地進行石英構件的污染分析。
又，本實施方式之分析方法實質上係可不破壞分析對象來進行，故不用破壞昂貴之基板處理裝置中的零件，就可進行分析。
又，本實施方式並不限於基板處理裝置，也明顯可適用於各種領域中所使用之石英構件的分析。
以上，雖說明了本發明之理想實施方式，但本發明並不限定於上述特定實施方式，在申請專利範圍所記載之主旨內可做各種變形或變更。
若依本發明，則提供一種以良好精確度，而且可輕易分析石英構件的分析方法。
本國際申請案，係依據2006年6月2日申請之日本國專利申請案第2006－154988號來主張優先權者，於此引用其全部內容。
101．．．石英構件
102、102A、102B、102C、102D．．．蝕刻液保持部
103．．．蝕刻液
104．．．覆蓋層
[第1A圖]第1A圖，係本發明實施方式中模式化表示石英構件之分析方法中一個步驟的圖。
[第1B圖]第1B圖，係本發明實施方式中模式化表示石英構件之分析方法中其他步驟的圖。
[第2A圖]第2A圖，係本發明實施方式之分析方法中，設置於適當之石英構件之蝕刻液保持部的俯視圖。
[第2B圖]第2B圖，係本發明實施方式之分析方法中，設置於適當之石英構件之蝕刻液保持部的其他俯視圖。
[第2C圖]第2C圖，係本發明實施方式之分析方法中，設置於適當之石英構件之蝕刻液保持部的更其他俯視圖。
[第3圖]第3圖，係在開口部具有角部之蝕刻液保持部中，模式化表示被保持之蝕刻液的剖面圖。
[第4圖]第4圖，係在開口部具有角部之蝕刻液保持部中，模式化表示被保持之蝕刻液的立體圖。
[第5A圖]第5A圖，係本發明實施方式之分析方法中，設置於適當之石英構件之蝕刻液保持部其形狀的一例。
[第5B圖]第5B圖，係本發明實施方式之分析方法中，設置於適當之石英構件之蝕刻液保持部其形狀的另一例。
[第6A圖]第6A圖，係本發明實施方式之分析方法中，表示設置於適當之石英構件之蝕刻液保持部，其周圍之覆蓋層形狀之一例的圖。
[第6B圖]第6B圖，係本發明實施方式之分析方法中，表示設置於適當之石英構件之蝕刻液保持部，其周圍之覆蓋層形狀之另一例的圖。
[第7A圖]第7A圖，係開口部週邊形成有覆蓋層之蝕刻液保持部中，模式化表示被保持之蝕刻液的剖面圖。
[第7B圖]第7B圖，係開口部週邊形成有覆蓋層之蝕刻液保持部中，模式化表示被保持之蝕刻液的其他剖面圖。
[第8圖]第8圖，係表示本發明之實施方式之分析方法的流程圖。
101．．．石英構件
102．．．蝕刻液保持部
103．．．蝕刻液
Claims (8)
- 一種石英構件之分析方法，其特徵係具備：對於石英構件形成為凹狀之蝕刻液保持部中供給蝕刻液，來蝕刻該石英構件的供給工程；和分析上述供給工程所使用之上述蝕刻液的分析工程，上述蝕刻液保持部，係為在前述供給工程之前而被形成於前述石英構件處，並且內壁為由該石英構件所成，被供給至前述蝕刻液保持部中之前述蝕刻液的液面高度，係較相當於前述石英構件之上表面的前述蝕刻液保持部之內部的最上部而更低，前述蝕刻液，係一面被保持於前述蝕刻液保持部中，一面蝕刻前述蝕刻液保持部之內壁。
- 如申請專利範圍第1項所記載之石英構件之分析方法，其中，上述蝕刻液保持部，係包含具有曲線的開口部。
- 如申請專利範圍第1項所記載之石英構件之分析方法，其中，上述蝕刻液保持部係略圓筒狀。
- 如申請專利範圍第1項所記載之石英構件之分析方法，其中，上述蝕刻液保持部之周圍，形成有防止上述蝕刻液流出的覆蓋層。
- 如申請專利範圍第4項所記載之石英構件之分析方法，其中，上述覆蓋層係由有機材料所構成。
- 如申請專利範圍第1項所記載之石英構件之分析方 法，其中，上述分析工程中之分析，係由感應耦合電漿質量分析法、感應耦合電漿原子發光分析法、以及原子吸光分析法等任一種來進行。
- 如申請專利範圍第1項所記載之石英構件之分析方法，其中，上述石英構件，係用於半導體製造相關之基板處理裝置的構件。
- 如申請專利範圍第1項所記載之石英構件之分析方法，其中，在前述供給工程中，前述蝕刻液係蝕刻前述內壁。
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