TWI702666B - 基板分析用管嘴及基板分析方法 - Google Patents

基板分析用管嘴及基板分析方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種基板分析用管嘴及基板分析方法，即便是親水性較高的基板，仍可確實地防止分析液從管嘴漏出(脫落)，且能夠以較高之回收率來回收掃描後之分析液。本發明關於一種基板分析用管嘴，係從前端將分析液送出至基板上，且在以所送出的分析液來掃描基板表面之後抽吸分析液者，該基板分析用管嘴係由三重管所構成，該三重管係由送出及抽吸分析液的配管、以包圍要掃描之分析液的方式設置於配管之外周的第一外管、及設置於第一外管之外周側的第二外管所構成；該基板分析用管嘴係具有：第一排氣手段，係將配管與第一外管之間作為排氣路徑；以及第二排氣手段，係將第一外管與第二外管之間作為排氣路徑。

Description

基板分析用管嘴及基板分析方法
本發明係關於一種用以分析基板中所含的微量金屬等之分析對象物的管嘴。又，關於一種使用該管嘴的基板之分析方法。
分析半導體晶圓等之基板的管嘴，係使用在藉由微量之分析液來檢測在製程等中已混入於基板的金屬、有機物質等時。具體而言，在分析已在矽晶圓(silicon wafer)等之基材形成有氧化矽膜或氮化膜等基板的情況下，進行藉由氣相分解法等來蝕刻形成膜的前處理之後，送出微量的分析液，且在以所送出的分析液來掃描基板表面時，使用基板分析用的管嘴。在疏水性的基板之表面，因分析液容易藉由表面張力而維持液滴的狀態，故而能夠進行如此的基板表面之掃描(sweeping)。然後，因基板上之金屬等能藉由如此的管嘴之掃描來移動至分析液中，故能夠用噴嘴來回收分析液並予以分析。
作為此種基板分析用的管嘴所要求的特性之一，會有大型化的基板亦可在短時間內有效率地進行分 析之情形。因此，已知有一種為了縮短掃描基板表面的時間，而增大管嘴口徑，並增大分析液與基板表面之接觸面積的方法。然而，在增大管嘴口徑的情況下，會傾向於分析液容易地在掃描時從管嘴脫落(分析液從管嘴之前端漏出)，且容易地發生分析液殘留於掃描後之基板的其他問題。因而，作為基板分析用的管嘴，被要求兼具能夠在短時間內進行掃描，且在掃描中分析液不易脫落的兩個特性。
就具備如此特性的管嘴而言，本發明人等已提出一種由雙重管所構成的基板分析用的管嘴，該雙重管係由送出及抽吸分析液的管嘴本體、及以包圍所掃描之分析液的方式配置於管嘴本體之外周的外管所構成。又，在專利文獻2中，亦有提出一種基板分析用的管嘴，其特徵為：在該雙重管構造之基板分析用的管嘴配置有氣體噴吹管，該氣體噴嘴管係朝向管嘴本體之前端，沿著與基板表面大致平行之方向噴吹惰性氣體，該氣體噴吹管係配置於外管前端之外周側且為管嘴之掃描方向的相反側。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2011-128033號公報
專利文獻2：日本特許第6156893號公報
然而，即便是上述先前技術文獻所記載的管嘴，亦有在分析親水性較高的基板、例如對硼含量較大之所謂P+或是P++矽晶圓進行體蝕刻後的半導體基板、或 以較高之能量進行離子植入後的矽晶圓、以乾式蝕刻(dry etching)分解矽晶圓上之有機物後的矽晶圓、或是SiC(silicon carbide；碳化矽)或玻璃晶圓(glass wafer)等的情況下，掃描後之分析液的回收率可能會變低，而有對分析精確度造成影響的傾向。
專利文獻1所記載之雙重管構造的管嘴，具體而言是如第1圖所示。第1圖的管嘴1係由雙重管所構成，該雙重管係由管嘴本體10、及外管20所構成，在管嘴本體10係設置有與注射泵(syringe pump)(未圖示)連接的細管11，且能夠從該細管11進行分析液D的送出、抽吸。又，在外管20，係設置有以將管嘴本體10與外管20之空間設為減壓環境的方式與泵浦(未圖示)連接的排氣手段21。在該第1圖所示之基板分析用的管嘴中，係以保持於外管20之內側的分析液D，掃描作為分析對象的基板之表面的方式移動。在掃描中，藉由將管嘴本體10與外管20之間設為減壓環境，就能防止從外管20與作為分析對象的基板(晶圓)W之間隙脫落。然後，在基板表面之掃描已結束之後，停止管嘴本體10與外管20之間的減壓，且從管嘴本體10之細管11抽吸分析液D並予以回收。所回收的分析液，係由分析裝置所分析。
依據該雙重管構造的管嘴，具有疏水性之基板表面的基板之分析，就會因分析液藉由表面張力而成為液滴的狀態，故沒有特別的問題，且能進行分析液之掃描、回收。但是，在具有親水性較高之基板表面的基板之 分析中，則有必要縮窄管嘴本體10及外管20與基板W之間隙，以防止分析液之脫落。但是，有的情況會在掃描後從管嘴本體10之細管11抽吸分析液D並予以回收時，存在於管嘴本體10與外管20之間的分析液D不會移動至管嘴本體10側的狀態下，使分析液D殘存於管嘴本體10與外管20之間。就使該殘存的分析液量減少的對策而言，雖然有一種在回收分析液時加寬管嘴本體與基板之間隙，以使存在於管嘴本體10與外管20之間的分析液D容易地移動至管嘴本體10側的方法，但是在親水性較高的基板的情況下，當在回收時停止管嘴本體10與外管20之間的減壓時，會有分析液漏出於外管20之外側的情形。
又，在專利文獻2所記載之基板分析用的管嘴中，因是朝向雙重管構造的管嘴中的管嘴本體之前端，沿著與基板表面大致平行之方向噴吹惰性氣體，故即便是親水性較高的基板表面，仍可確實地防止分析液在基板表面之掃描中從管嘴之前端漏出(脫落)，但是與上述專利文獻1同樣地，在回收分析液時，有時分析液會殘存於管嘴本體與外管之間，且有分析液之回收率變低的傾向。
於是，本發明係提供一種即便是親水性較高的基板，仍可確實地防止分析液從管嘴漏出(脫落)，且能夠以較高之回收率來回收掃描後之分析液的基板分析用管嘴。
解決上述課題的本發明，係一種基板分析用管嘴，該基板分析用管嘴係從前端將分析液送出至基板上，且在以所送出的分析液來掃描基板表面之後抽吸分析液者，其特徵在於：前述基板分析用管嘴係包含三重管所構成，該三重管係由送出及抽吸分析液的配管、以包圍要掃描之分析液的方式設置於配管之外周的第一外管、及設置於第一外管之外周側的第二外管；該基板分析用管嘴係具有：第一排氣手段，係將配管與第一外管之間作為排氣路徑；以及第二排氣手段，係將第一外管與第二外管之間作為排氣路徑。依據本發明，即便是親水性較高的基板，仍不會使分析液從管嘴漏出，而可進行掃描，並且能夠以較高之回收率進行分析液之回收。
在本發明中，就具有親水性較高之基板表面的基板而言，係可列舉將硼含量較大之所謂P+或是P++矽晶圓進行體蝕刻(bulk etching)後的半導體基板、或以較高之能量進行離子植入後的矽晶圓、以乾式蝕刻分解矽晶圓上之有機物後的矽晶圓、或是SiC或玻璃晶圓等。此等所謂親水性較高的基板，係可列舉接觸角度為90°以下的基板。
在使用本發明之基板分析用的管嘴來分析的情況下，較佳是從配管對基板送出分析液，且在一邊藉由第二排氣手段進行排氣一邊以所送出的分析液來掃描基板表面之後，一邊藉由第一排氣手段進行排氣，一邊將包 含分析對象物的分析液抽吸至配管。本發明之基板分析用的管嘴係成為所謂之三重管構造，能在以分析液掃描基板表面時，從配管對基板送出分析液，且一邊藉由第二排氣手段進行排氣，一邊以所送出的分析液來掃描基板表面。藉此，可確實地防止分析液在掃描中從管嘴脫落。然後，在回收經掃描的分析液時，係停止第二排氣手段並藉由第一排氣手段來排氣，並且擴寬管嘴之前端與基板之間隙，以將包含分析對象物的分析液抽吸至配管並予以回收。藉此，位於第二外管與第一外管之間的分析液就會被吸入於第一外管與管嘴本體之間，當在該狀態下藉由配管來抽吸分析液時，就能夠以非常高的回收率來回收分析液。
在本發明的基板分析用管嘴中，形成三重管構造時的各構件之尺寸並沒有特別限制。較佳是配合分析對象的基板之種類或大小、分析條件等，來準備經適當調整後之尺寸的基板分析用管嘴。在現狀中，配管之內徑係應用1/8吋(配管壁厚為0.2mm至0.5mm)，第一外管之內徑係應用10mm(第一外管壁厚為1mm至2mm)，第二外管之內徑係應用20mm(第一外管壁厚為1mm至2mm)。
如以上說明，本發明的基板分析用管嘴係即便是親水性較高的基板，仍可確實地防止分析液從管嘴漏出(脫落)，且能夠以較高之回收率來回收掃描後之分析液。
1、100‧‧‧管嘴
10‧‧‧管嘴本體
11‧‧‧細管
20‧‧‧外管
110‧‧‧配管
120‧‧‧第一外管
121‧‧‧第一排氣手段
130‧‧‧第二外管
131‧‧‧第二排氣手段
D‧‧‧分析液
W‧‧‧晶圓
第1圖係雙重管構造的管嘴之剖視圖。
第2圖係本實施形態的基板分析用管嘴之剖視圖。
以下，針對本發明之實施形態加以說明。第2圖係顯示本實施形態的基板分析用管嘴之剖視圖。
第2圖所示的管嘴100係由三重管所構成，該三重管係由配管110、設置於配管110之外周的第一外管120、及設置於第一外管120之外周側的第二外管130所構成。在配管110中，係與注射泵(未圖示)連接，且能藉由配管110進行分析液之抽吸、送出。
在第一外管120中，係設置有與排氣泵(未圖示)連接的第一排氣手段121，且可將形成於配管110與第一外管120之間的空間(第一排氣路徑)形成為減壓環境。又，同樣地，在第一外管120與第二外管130之間，亦設置有連接有排氣泵(未圖示)的第二排氣手段131，且可將形成於第一外管120與第二外管130之間的空間(第二排氣路徑)形成為減壓環境。
在本實施形態之三重管構造的管嘴中，係藉由以下的順序進行基板分析。首先，在基板W上，使管嘴100之前端下降至不接觸於基板表面的程度(管嘴100之前端與基板W的間隙係調整至約0.1mm至0.2mm)，且從配管110送出分析液。此時，事先將第二排氣路徑形成為減壓環境。在該狀態下，藉由分析液對基板表面進行掃描。 在進行預定之掃描操作並停止管嘴之後，將第一排氣路徑形成為減壓環境，同時解除第二排氣路徑之減壓。又，將管嘴100之前端與基板W的間隙擴寬至約1mm為止。在此狀態下，藉由配管110進行分析液之抽吸，且將分析液回收至注射泵。所回收的分析液係使用分析裝置來進行分析。
其次，說明針對使用本實施形態之基板分析用管嘴時的分析液之回收率調查後的結果。管嘴之各尺寸係如同下述。使用配管之外徑為1/8吋、第一外管內徑為6mm、第一外管外徑為12mm、第二外管內徑為20mm、第二外管外徑為22mm的管嘴。分析用基板係使用12吋的P++矽晶圓。且分析液係使用包含3%HF、4%H2O2的溶液。
回收率係測定使送出至配管的分析液量、及掃描後回收至管嘴本體的分析液量來調查。分析液係在對配管投入1000μL，且使800μL送出至分析用基板上的狀態下，以30mm/min之速度進行掃描之後，抽吸分析液並予以回收。所回收的分析液量為950μL。從而，使用本實施形態之基板分析用管嘴時的分析液之回收率為95%。
為了進行比較，針對調查第1圖所示之雙重管構造的管嘴時的回收率的結果加以說明。該雙重管構造的管嘴之管嘴本體之外徑為12mm，外管內徑為20mm，第一外管外徑為22mm。分析用的基板及分析液係使用與上述相同者。以與上述之本實施形態同樣的條件，進行藉由分析液所為的掃描之後，抽吸分析液並予以回收。所回 收的分析液量為700μL。從而，使用第1圖所示之雙重管構造的管嘴時的分析液之回收率為70%。
100‧‧‧管嘴
110‧‧‧配管
120‧‧‧第一外管
121‧‧‧第一排氣手段
130‧‧‧第二外管
131‧‧‧第二排氣手段
D‧‧‧分析液
W‧‧‧晶圓

Claims (2)

  1. 一種基板分析用管嘴，係從前端將分析液送出至基板上，且在以所送出的分析液來掃描基板表面之後抽吸分析液者，其中，前述基板分析用管嘴係由三重管所構成，該三重管係由送出及抽吸分析液的配管、以包圍要掃描之分析液的方式設置於配管之外周的第一外管、及設置於第一外管之外周側的第二外管所構成；該基板分析用管嘴係具有：第一排氣手段，係將配管與第一外管之間作為排氣路徑；以及第二排氣手段，係將第一外管與第二外管之間作為排氣路徑。
  2. 一種基板分析方法，係使用申請專利範圍第1項所述之基板分析用管嘴來分析基板的方法，其中，從配管對基板送出分析液，且在一邊藉由第二排氣手段進行排氣，一邊以所送出的分析液來掃描基板表面之後，停止第二排氣手段且一邊藉由第一排氣手段進行排氣，一邊將包含分析對象物的分析液抽吸至配管。
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