WO2017110132A1 - シリコン基板用分析装置 - Google Patents

シリコン基板用分析装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2017110132A1
WO2017110132A1 PCT/JP2016/073881 JP2016073881W WO2017110132A1 WO 2017110132 A1 WO2017110132 A1 WO 2017110132A1 JP 2016073881 W JP2016073881 W JP 2016073881W WO 2017110132 A1 WO2017110132 A1 WO 2017110132A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
analysis
silicon substrate
substrate
solution
liquid
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/073881
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
川端　克彦
達也 一之瀬
匠馬 林
Original Assignee
株式会社 イアス
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 株式会社 イアス filed Critical 株式会社 イアス
Priority to KR1020187002129A priority Critical patent/KR101868775B1/ko
Priority to CN201680044341.6A priority patent/CN107850569B/zh
Priority to US15/747,517 priority patent/US20180217036A1/en
Priority to EP16878035.1A priority patent/EP3339851B1/en
Publication of WO2017110132A1 publication Critical patent/WO2017110132A1/ja

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
    • G01N1/40—Concentrating samples
    • G01N1/4044—Concentrating samples by chemical techniques; Digestion; Chemical decomposition
    • 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
    • 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
    • G01N1/40—Concentrating samples
    • G01N1/4022—Concentrating samples by thermal techniques; Phase changes
    • 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
    • G01N1/40—Concentrating samples
    • G01N1/4055—Concentrating samples by solubility techniques
    • 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
    • G01N1/44—Sample treatment involving radiation, e.g. heat
    • 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
    • G01N27/622—Ion mobility spectrometry
    • G01N27/623—Ion mobility spectrometry combined with mass spectrometry
    • 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
    • G01N35/0099—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor comprising robots or similar manipulators
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/67034—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for drying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67703—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations
    • H01L21/6773—Conveying cassettes, containers or carriers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67739—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber
    • H01L21/67742—Mechanical parts of transfer devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • 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]

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for analyzing impurities such as trace metals contained in a silicon substrate used for semiconductor manufacturing or the like.
  • the present invention relates to a silicon substrate analyzer suitable for analyzing a silicon substrate having a thick nitride film or silicon oxide film formed on the surface of the silicon substrate to be analyzed.
  • ICP-MS inductively coupled plasma mass spectrometer
  • Patent Document 1 discloses a method for analyzing impurities contained in a silicon substrate by using a substrate analysis nozzle to analyze the impurities contained in the silicon substrate.
  • an etching gas containing hydrogen fluoride vapor is brought into contact with the silicon substrate disposed in the vapor phase decomposition chamber, and a nitride film or an oxide formed on the surface of the silicon substrate is oxidized.
  • the films are decomposed, and impurities such as metals contained in these films are left as residues on the silicon substrate. This is because the bulk silicon substrate cannot be etched with an etching gas containing hydrogen fluoride vapor, and thus remains as a residue on the silicon substrate.
  • the substrate substrate nozzle is used to sweep the silicon substrate surface with an analysis solution that is a mixed solution of hydrogen fluoride and hydrogen peroxide, and the impurities in the analysis solution And the collected analysis solution is analyzed by ICP-MS.
  • SiO 2 oxide film
  • Si (OH) 4 and H 2 SiF 6 are generated and remain as a residue on the silicon substrate, which is similar to the nitride film. Further, the silicon concentration in the collected analysis solution becomes high, which affects the analysis of ICP-MS.
  • the present invention removes impurities such as trace metals contained in the nitride film or oxide film by ICP-
  • An object of the present invention is to provide a silicon substrate analyzer that can be analyzed with high accuracy by MS and that reduces the maintenance burden on the device.
  • the present invention relates to a load port for installing a storage cassette storing a silicon substrate to be analyzed, a substrate transfer robot capable of taking out, transferring and setting a silicon substrate stored in the load port, and drying for heating and drying the silicon substrate.
  • An analysis scan port having a substrate analysis nozzle that collects an analysis solution that has been swept with the solution and to which an analysis target has been transferred, and an analysis solution collecting means that has an analysis container into which the analysis solution collected by the substrate analysis nozzle is placed And an analysis means for inductively coupled plasma analysis of the analysis solution supplied from the nebulizer.
  • a silicon substrate on which an oxide film and / or nitride film has been formed is recovered by sweeping the surface of the silicon substrate with a high concentration recovery solution using a substrate analysis nozzle, and the recovered high concentration recovery After discharging the liquid onto the surface of the silicon substrate, the silicon substrate on which the high-concentration recovery liquid remains is heated and dried in a drying chamber, the dried silicon substrate surface is swept with the analysis liquid, and the analysis liquid to which the analyte is transferred is derived.
  • the present invention relates to a silicon substrate analyzer characterized by performing coupled plasma analysis.
  • the analysis means by inductively coupled plasma analysis is used by the silicon substrate analyzer according to the present invention.
  • the silicon substrate taken out from the load port by the substrate transport robot is first transported to the vapor phase decomposition chamber and then into the chamber. Installed. Then, a vapor phase decomposition process is performed by bringing an etching gas containing hydrogen fluoride vapor into contact with the silicon substrate.
  • the silicon substrate subjected to the vapor phase decomposition process is transported and placed on the analysis stage of the analysis scan port by the substrate transport robot.
  • the substrate analysis nozzle of the analysis scan port is supplied with a high concentration recovery liquid containing a mixed liquid of high concentration hydrogen fluoride and hydrogen peroxide, and this high concentration recovery liquid is held at the nozzle tip.
  • the silicon substrate surface is swept by the substrate analysis nozzle to dissolve the Si (NH 4 ) x F y ammonium fluoride-based white salt and the products of Si (OH) 4 and H 2 SiF 6 .
  • the recovered high-concentration recovery solution incorporates impurities such as metals that existed as residues on the surface of the silicon substrate subjected to the vapor phase decomposition process.
  • the high-concentration recovery liquid recovered by the substrate analysis nozzle is discharged back to the silicon substrate surface, and the high-concentration recovery liquid is placed on a specific location on the silicon substrate surface.
  • the high-concentration recovery liquid is evaporated by heating and drying at about 100 ° C.
  • silicon (Si) taken into the high-concentration recovery liquid is represented by the following formula by reaction with hydrogen fluoride. Si (OH) 4 + 4HF ⁇ SiF 4 + 4H 2 O That is, Si in the oxide film becomes SiF 4 gas and decreases from the surface of the silicon substrate.
  • the ammonium fluoride-based white salt of Si (NH 4 ) x F y produced by hydrogen fluoride undergoes a reaction represented by the following formula due to excess hydrogen fluoride.
  • the silicon substrate heated and dried in the drying chamber is again transported and placed on the analysis stage by the substrate transport robot.
  • the analysis liquid is supplied to the substrate analysis nozzle, and the silicon substrate surface is swept with the analysis liquid to take in impurities into the analysis liquid.
  • the analysis solution collected by the substrate nozzle is put into an analysis container in the analysis solution collecting means and reaches the nebulizer. Thereafter, the analysis solution of the nebulizer is analyzed by ICP-MS. Even in the case of a thick nitride film or oxide film in this analysis solution, the Si concentration is low, so the phenomenon of SiO 2 precipitation is suppressed, and the analysis by ICP-MS can be performed stably. Yes.
  • the silicon substrate analyzer according to the present invention, even a silicon substrate on which a thick nitride film or oxide film is formed, such as a trace metal contained in the nitride film or oxide film, etc. Impurities can be analyzed with high accuracy by ICP-MS.
  • the heating temperature is preferably set to 100 ° C. to 130 ° C. when the silicon substrate in which the high concentration recovery liquid remains is heated and dried in the drying chamber.
  • the temperature exceeds 130 ° C., impurities such as metals tend to evaporate together during evaporation.
  • the temperature is less than 100 ° C., it tends to take time for drying by heating, and the high concentration recovery liquid does not evaporate reliably.
  • a mixed solution of 10% to 30% volume concentration of hydrogen fluoride and 1% to 30% volume concentration of hydrogen peroxide for the high concentration recovery liquid.
  • a mixture of hydrogen fluoride and hydrogen peroxide used as an analysis solution is made using 2% to 4% volume concentration hydrogen fluoride and 2% to 30% volume concentration hydrogen peroxide.
  • the high concentration recovery liquid of the present invention uses 10% to 30% volume concentration of hydrogen fluoride.
  • hydrogen fluoride is less than 10%, it tends to be insufficient to remove silicon (Si) as SiF 4 , and when hydrogen fluoride exceeds 30%, the surface of the silicon substrate becomes hydrophilic, resulting in high concentration. It tends to hinder the recovery of the recovery liquid and the analysis liquid.
  • a more preferable high concentration recovery liquid is a mixed liquid of 20% to 30% volume concentration of hydrogen fluoride and 3% to 5% volume concentration of hydrogen peroxide.
  • the recovered high-concentration recovery liquid when the recovered high-concentration recovery liquid is discharged back to the silicon substrate surface, it can be discharged together at one place on the silicon substrate surface.
  • the silicon substrate with the high-concentration recovery solution returned to a specific location is heated and dried, and then the silicon substrate is swept with the analysis solution, the specific location with the high-concentration recovery solution returned may be swept with the analysis solution. Analyzing speed can be improved.
  • the recovered high concentration recovery liquid when the recovered high concentration recovery liquid is discharged and returned to the silicon substrate surface, it can also be discharged dispersedly at a plurality of locations. If the high concentration recovery liquid is dispersed and discharged onto the surface of the silicon substrate, the heat drying time in the drying chamber can be shortened.
  • the silicon substrate analyzer of the present invention even a silicon substrate on which a thick nitride film or oxide film is formed, trace metals contained in the nitride film or oxide film Such impurities can be analyzed with high accuracy by ICP-MS. Also, the maintenance burden on the apparatus can be reduced. Furthermore, according to the silicon substrate analyzer of the present invention, from the pretreatment in the analysis of the silicon substrate (gas phase decomposition treatment, treatment with high concentration recovery liquid, treatment with analysis liquid, etc.) to analysis by ICP-MS, it is fully automatic. Thus, impurities such as trace metals contained in the silicon substrate can be analyzed quickly and efficiently, and contamination from the environment and workers can be avoided.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an analyzer for a silicon substrate in the present embodiment.
  • a silicon substrate analyzer 1 in FIG. 1 includes a load port 10 in which a storage cassette (not shown) storing a silicon substrate W to be analyzed is installed, and a substrate transport robot 20 that can take out, transport, and install the silicon substrate W.
  • an aligner 30 for adjusting the position of the silicon substrate, a vapor phase decomposition chamber 40 for etching the silicon substrate W, a drying chamber 50 for heat drying, an analysis stage 61 for placing the silicon substrate W, and an analysis Substrate analysis nozzle 62 that sweeps and collects the surface of the silicon substrate placed on the stage 61 with an analysis solution, a nozzle operation robot 63 that operates the substrate analysis nozzle 62, an analysis scan that includes a high concentration recovery solution and an analysis solution
  • An analysis container (not shown) into which the high concentration recovery liquid and the analysis liquid recovered by the port 60 and the substrate analysis nozzle 62 are placed is installed.
  • the autosampler 70 analyzing fluid collecting means
  • a nebulizer not shown
  • ICP-MS inductively coupled plasma analyzer
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of the substrate analysis nozzle 62.
  • the substrate analysis nozzle 62 which is transported and moved by a nozzle operation robot (not shown), can fill, suck, and discharge a solution such as an analysis solution in the liquid reservoir 622 of the nozzle body 621. It has become.
  • the analysis liquid is held in the dome-shaped solution holding portion 623 provided at the tip of the nozzle body 621 so as to contact the surface of the silicon substrate W for analysis.
  • the nozzle D is operated by a nozzle operation robot so that the liquid D moves on the silicon substrate surface, and impurities such as trace metals to be analyzed are transferred into the analysis liquid.
  • the silicon substrate W to be analyzed is taken out from the load port 10 by the substrate transfer robot 20 and transferred to the aligner 30 installed in the apparatus to adjust the position of the silicon substrate W. Thereafter, the silicon substrate W is transferred to the vapor phase decomposition chamber 40 and placed in the chamber.
  • an etching gas containing hydrogen fluoride vapor is blown onto the silicon substrate W to perform a vapor phase decomposition process for etching the surface of the silicon substrate.
  • impurities such as metals and silicon-containing compounds contained in a film such as an oxide film on the surface of the silicon substrate remain as residues on the silicon substrate.
  • the silicon substrate W that has undergone the vapor phase decomposition process is transported to and placed on the analysis stage 61. Then, the nozzle operation robot 63 is activated, and the substrate analysis nozzle 62 is filled with the high concentration recovery liquid from the analysis scan port 60.
  • the substrate analysis nozzle 62 filled with the high-concentration recovery liquid moves onto the silicon substrate, and a part of the nozzle is discharged onto the silicon substrate, and the high-concentration recovery liquid is held at the tip of the nozzle body. Sweep the W surface.
  • impurities such as metals and silicon-containing compounds remaining as residues on the silicon substrate are taken into the high-concentration recovery liquid.
  • the entire amount of the high concentration recovery liquid recovered by the substrate analysis nozzle 62 is discharged onto the silicon substrate.
  • the discharge location at this time may be one, or may be divided into a plurality of locations.
  • the silicon substrate W on which the high-concentration recovery liquid is placed is transferred to the drying chamber 50 and placed in the chamber. Then, the silicon substrate W is heated and dried at a temperature of 100 ° C. to 130 ° C. By heat drying in the drying chamber 50, silicon (Si) existing on the silicon substrate is volatilized and removed as SiF 4 gas.
  • the heated and dried silicon substrate W is transferred to the analysis stage 61 by the substrate transfer robot 20 and placed thereon.
  • the nozzle operation robot 63 is activated to fill the substrate analysis nozzle 62 with the analysis liquid from the analysis scan port 60.
  • the analysis nozzle for a substrate filled with the analysis liquid moves onto the silicon substrate W, discharges a part of the analysis nozzle, and sweeps the surface of the silicon substrate W while holding the analysis liquid at the tip of the nozzle body. Thereby, impurities such as metals remaining as residues on the silicon substrate W are taken into the analysis solution.
  • This sweep with the analysis liquid can be performed in accordance with the discharge location of the high concentration recovery liquid. For example, when a high concentration recovery liquid is discharged at one place, the vicinity of the discharge place can be swept, and when discharged at a plurality of places, it can be dealt with by sweeping the entire surface of the silicon substrate.
  • the analysis solution which has swept the silicon substrate surface and has taken in impurities is put into an analysis container (not shown) called a PTFE vial provided in the autosampler (analysis solution collecting means) 70.
  • the analysis solution in the analysis container is sucked with a nebulizer and analyzed by ICP-MS.
  • Example 1 The result of analyzing a 12-inch diameter silicon substrate on which an oxide film (SiO 2 ) having a thickness of 500 nm is formed will be described.
  • As the high concentration recovery liquid a mixed liquid of 25% volume concentration hydrogen fluoride and 5% volume concentration hydrogen peroxide was used.
  • As the analysis solution a mixed solution of 3% volume concentration hydrogen fluoride and 4% volume concentration hydrogen peroxide was used.
  • ICP-MS as an analyzer, ELAN DRC II manufactured by PerkinElmer was used.
  • the entire surface of the silicon substrate was swept with the analysis liquid, and impurities such as metals were taken into the analysis liquid.
  • the Si concentration in 1 ml of the collected analysis solution was about 5000 ppm.
  • the entire surface of the silicon substrate was swept with a high concentration recovery liquid (about 1 ml), and then the entire amount of the high concentration recovery liquid was discharged into one place,
  • a high concentration recovery liquid about 1 ml
  • the entire surface of the silicon substrate was swept with the analysis liquid, and impurities such as metal were taken into the analysis liquid.
  • the Si concentration in 1 ml of the collected analysis solution was a very low concentration of about 50 ppm.
  • Example 2 The results of analysis of a 12-inch diameter silicon substrate on which a 100 nm-thick nitride film (Si X N y ) has been formed will be described. The same high concentration recovery solution and analysis solution as in Example 1 were used.
  • the entire surface of the silicon substrate was swept with the analysis liquid, and impurities such as metals were taken into the analysis liquid.
  • the Si concentration in 1 ml of the collected analysis solution was about 10,000 ppm.
  • the entire surface of the silicon substrate was swept with a high concentration recovery liquid (about 1 ml), and then the entire amount of the high concentration recovery liquid was discharged into one place,
  • a high concentration recovery liquid about 1 ml
  • the entire surface of the silicon substrate was swept with the analysis liquid, and impurities such as metal were taken into the analysis liquid.
  • the Si concentration in 1 ml of the collected analysis solution was a very low concentration of about 70 ppm.
  • the analysis sensitivity of ICP-MS when analyzing the silicon substrate on which the nitride film of Example 2 is formed will be described.
  • the ICP-MS When the sample (analyte) was introduced, the sensitivity began to decrease immediately after the introduction, and the sensitivity decreased to 50% when introduced for 5 minutes. This is because SiO 2 is deposited on the interface part of the ICP-MS to block the pores.
  • the present invention analyzes ICP-MS quickly and accurately for impurities such as trace metals contained in a nitride film or oxide film even on a silicon substrate on which a thick nitride film or oxide film is formed. Therefore, the efficiency of semiconductor manufacturing can be improved.
  • the silicon substrate can be fully automatically processed from pretreatment (gas phase decomposition treatment, treatment with a high concentration recovery solution, treatment with an analysis solution, etc.) to analysis by ICP-MS, The analysis process of the silicon substrate can be speeded up, and contamination from the environment and workers can be avoided.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

本発明は、膜厚の厚い窒化膜や酸化膜が成膜されたシリコン基板における微量金属等の不純物を、ＩＣＰ－ＭＳにより高精度に分析可能なシリコン基板用分析装置を提供する。本発明は、ロードポート、基板搬送ロボット、アライナー、乾燥室、気相分解チャンバー、分析ステージ及び基板分析用ノズルを有する分析スキャンポート、分析液採取手段、誘導結合プラズマ分析する分析手段を備えるシリコン基板用分析装置であって、酸化膜や窒化膜が成膜されたシリコン基板を、基板分析用ノズルにより高濃度回収液でシリコン基板表面を掃引して回収し、回収した高濃度回収液をシリコン基板表面に吐出後、加熱乾燥して、分析液によりシリコン基板表面を掃引して回収し、分析液をＩＣＰ－ＭＳで分析することを特徴とする。

Description

シリコン基板用分析装置
　本発明は、半導体製造等に用いられるシリコン基板に含まれる微量金属等の不純物を分析する装置に関する。特に、本発明は、分析対象であるシリコン基板表面に、厚い膜厚の窒化膜やシリコンの酸化膜などが成膜されたシリコン基板を分析する際に好適なシリコン基板用分析装置に関する。
　半導体等の製造に用いられるシリコン製ウェーハ等のシリコン基板では、高集積化に伴い、デバイス特性に影響する金属等の不純物を検出可能な分析装置が求められている。シリコン基板の金属などの不純物量が、極微量であっても検出可能な分析方法の一つとして、誘導結合プラズマ質量分析装置(ＩＣＰ－ＭＳ)を用いる方法が知られている。この分析方法では、シリコン基板に含まれる金属等の不純物を、ＩＣＰ－ＭＳに導入可能な形態として取り出すべく、気相分解法によりシリコン基板をエッチングして、そのエッチング後のシリコン基板表面を分析液で掃引することで、金属などの不純物を分析液中に移行させて、その分析液をＩＣＰ－ＭＳに導入して分析を行う（例えば、特許文献１）。また、特許文献２には、基板分析用ノズルを用いて、シリコン基板に含まれる不純物を分析液に取り込んで分析する方法が開示されている。
特開平１１－２８１５４２号公報 特開２０１３－２５７２７２号公報
　気相分解法を用いたシリコン基板の不純物分析では、気相分解チャンバーに配置されたシリコン基板に、フッ化水素の蒸気を含むエッチングガスを接触させ、シリコン基板表面に形成された窒化膜や酸化膜を分解し、これらの膜中に含まれた金属などの不純物をシリコン基板上に残渣として残す。これは、フッ化水素の蒸気を含むエッチングガスではバルクのシリコン基板をエッチングできないため、シリコン基板上に残渣として残ることになる。そして、不純物が残渣として存在するシリコン基板表面に対して、基板分析用ノズルを用い、フッ化水素と過酸化水素の混合液である分析液でシリコン基板表面を掃引して、分析液中に不純物を取り込み、その回収した分析液をＩＣＰ－ＭＳにて分析することが行われる。
　シリコン基板表面に形成された窒化膜や酸化膜が薄い場合、分析への影響は少ないが、これらの膜厚が厚い場合、次のような不具合が生じる。窒化膜の場合、フッ化水素のエッチングガスで気相分解すると、Ｓｉ（ＮＨ４）ｘＦｙのフッ化アンモニウム系の白色塩がシリコン基板上に生成される。窒化膜の膜厚が厚いとこの白色塩が多くなるため、回収した分析液中のシリコン濃度が高くなり、ＩＣＰ－ＭＳのインターフェイス部分にＳｉＯ２が析出し、閉塞させてしまい分析精度を低下させる傾向となる。そのため、シリコン基板をホットプレートなどで、１６０℃～１８０℃に加熱して白色塩を蒸発させることで対応する方法があるが、白色塩の蒸発とともに、分析対象である金属などの不純物も一緒に蒸発することが生じ、不純物の回収率が低下することが生じる。また、フッ化アンモニウム系の白色塩を加熱蒸発させると、ホットプレートを設置しているチャンバーなどの壁面に蒸発した白色塩が付着し、その付着した白色塩が壁面から落下する現象が生じると、シリコン基板の汚染の要因となる。また、壁面に付着した白色塩は、定期的な除去処理を行うなどのメインテナンスが必要となる。また、酸化膜（ＳｉＯ２）の場合、フッ化水素のエッチングガスで気相分解すると、Ｓｉ（ＯＨ）４とＨ２ＳｉＦ６が生成されて、シリコン基板上に残渣として残り、窒化膜と同様に、回収した分析液中のシリコン濃度が高くなり、ＩＣＰ－ＭＳの分析に影響を及ぼす。
　このような事情のもと、本発明は、膜厚の厚い窒化膜や酸化膜が成膜されたシリコン基板であっても、窒化膜や酸化膜に含まれる微量金属等の不純物を、ＩＣＰ－ＭＳにより高精度に分析可能で、装置のメインテナンス負担も軽減された、シリコン基板用分析装置を提供することを目的とする。
　本発明は、分析対象のシリコン基板を格納した格納カセットを設置するロードポートと、ロードポートに格納されたシリコン基板の取り出し、搬送、設置が可能な基板搬送ロボットと、シリコン基板を加熱乾燥させる乾燥室と、シリコン基板の位置調整をするアライナーと、エッチングガスによりシリコン基板をエッチングするための気相分解チャンバーと、シリコン基板を載置する分析ステージ、分析ステージに載置されたシリコン基板表面を分析液で掃引し、分析対象物を移行させた分析液を回収する基板分析用ノズル、を有する分析スキャンポートと、基板分析用ノズルにより回収した分析液が投入される分析容器を有する分析液採取手段と、ネブライザーから供給される分析液を誘導結合プラズマ分析する分析手段と、を備えるシリコン基板用分析装置であって、酸化膜および／または窒化膜を成膜されたシリコン基板を、基板分析用ノズルにより高濃度回収液でシリコン基板表面を掃引して回収し、回収した高濃度回収液をシリコン基板表面に吐出した後、高濃度回収液が残存したシリコン基板を乾燥室で加熱乾燥させ、乾燥したシリコン基板表面を分析液で掃引し、分析対象物を移行させた分析液を誘導結合プラズマ分析することを特徴とするシリコン基板用分析装置に関する。
　まず、本発明に係るシリコン基板用分析装置により誘導結合プラズマ分析による分析手段を使用する場合について説明する。膜厚の厚い窒化膜や酸化膜が成膜されたシリコン基板の分析を行う場合、基板搬送ロボットによりロードポートから取り出されたシリコン基板は、まず、気相分解チャンバーに搬送されて、チャンバー内に設置される。そしてフッ化水素の蒸気を含むエッチングガスをシリコン基板に接触させて気相分解処理を行う。この気相分解処理を行ったシリコン基板は、基板搬送ロボットにより分析スキャンポートの分析ステージに搬送、載置される。この際、分析スキャンポートの基板分析用ノズルには、高濃度フッ化水素と過酸化水素との混合液を含む高濃度回収液が投入されており、この高濃度回収液をノズル先端に保持した基板分析用ノズルによりシリコン基板表面を掃引して、Ｓｉ（ＮＨ４）ｘＦｙのフッ化アンモニウム系の白色塩やＳｉ（ＯＨ）４及びＨ２ＳｉＦ６の生成物を溶解する。そして、回収した高濃度回収液には、気相分解処理を行ったシリコン基板表面に残渣として存在していた金属等の不純物が取り込まれている。
　続いて、基板分析用ノズルに回収した高濃度回収液は、シリコン基板表面に吐出して戻され、シリコン基板表面の特定の場所に高濃度回収液を載せる。高濃度回収液が載せられたシリコン基板は、基板搬送用ロボットにより、乾燥室に搬送設置されると、１００℃程度の加熱乾燥をすることにより、高濃度回収液の蒸発を行う。酸化膜（ＳｉＯ２）の場合、高濃度回収液に取り込まれたシリコン（Ｓｉ）は、フッ化水素との反応により次式のようになる。
Ｓｉ（ＯＨ）４＋４ＨＦ　→　ＳｉＦ4＋４Ｈ２Ｏ
　つまり、酸化膜のＳｉはＳｉＦ４の気体となってシリコン基板表面から減少することになる。
　また、窒化膜の場合は、フッ化水素により生成されるＳｉ（ＮＨ４）ｘＦｙのフッ化アンモニウム系の白色塩は、過剰のフッ化水素により、次式のような反応となる。
　Ｓｉ（ＮＨ４）ｘＦｙ　＋　ＨＦ　→　ＳｉＦ４　+　ＮＨ４Ｆ
　つまり、窒化膜のＳｉもＳｉＦ４の気体となってシリコン基板表面から減少することになる。
　乾燥室における加熱乾燥されたシリコン基板は、基板搬送用ロボットにより、再び、分析ステージに搬送、載置される。この時、基板分析用ノズルには分析液が投入されており、そして、分析液でシリコン基板表面を掃引して、分析液中に不純物を取り込む。基板用ノズルにより回収した分析液は、分析液採取手段にある分析容器に投入され、ネブライザーに到達する。その後、ネブライザーの分析液をＩＣＰ－ＭＳにて分析する。この分析液には、膜厚の厚い窒化膜や酸化膜であっても、Ｓｉ濃度が低い状態となっているため、ＳｉＯ２が析出する現象も抑制され、安定してＩＣＰ－ＭＳによる分析が行える。よって、本発明に係るシリコン基板用分析装置によれば、膜厚の厚い窒化膜や酸化膜が成膜されたシリコン基板であっても、窒化膜や酸化膜中に含まれた微量金属等の不純物を、ＩＣＰ－ＭＳにより高精度に分析可能となる。
　本発明に係るシリコン基板用分析装置においては、乾燥室で高濃度回収液が残存したシリコン基板を加熱乾燥する際には、加熱温度を１００℃～１３０℃にすることが好ましい。１３０℃を超える温度になると、蒸発の際に、金属などの不純物も一緒に蒸発する傾向となる。１００℃未満であると、加熱乾燥に時間がかかる傾向となり、高濃度回収液が確実に蒸発しなくなる。
　本発明における高濃度回収液には、１０％～３０％体積濃度のフッ化水素と、１％～３０％体積濃度の過酸化水素との混合液を用いることが好ましい。通常、分析液として用いるフッ化水素と過酸化水素との混合液は、２％～４％体積濃度のフッ化水素と２％～３０％体積濃度の過酸化水素とを用いて作られるが、本発明の高濃度回収液は、フッ化水素が１０％～３０％体積濃度を用いる。１０％未満のフッ化水素では、シリコン（Ｓｉ）をＳｉＦ４にして除去することが不十分となる傾向があり、３０％超のフッ化水素ではシリコン基板表面を親水性にしてしまい、高濃度回収液や分析液の回収を妨げる傾向となる。より好ましい高濃度回収液としては、２０％～３０％体積濃度のフッ化水素と、３％～５％体積濃度の過酸化水素との混合液である。
　本発明に係るシリコン基板用分析装置においては、回収した高濃度回収液をシリコン基板表面に吐出して戻す際、シリコン基板表面の一カ所にまとめて吐出することができる。特定の一カ所に高濃度回収液を戻したシリコン基板を加熱乾燥し、その後分析液でシリコン基板を掃引する場合、高濃度回収液を戻した特定の一カ所を分析液で掃引すればよいので、分析速度を向上することができる。また、回収した高濃度回収液をシリコン基板表面に吐出して戻す際、複数個所に分散させて吐出することもできる。高濃度回収液を分散させてシリコン基板表面に吐出すれば、乾燥室での加熱乾燥時間の短縮が図れる。
　以上で説明したように、本発明のシリコン基板用分析装置によれば、膜厚の厚い窒化膜や酸化膜が成膜されたシリコン基板であっても、窒化膜や酸化膜に含まれる微量金属等の不純物を、ＩＣＰ－ＭＳにより高精度に分析することができる。また、装置のメインテナンス負担も軽減することができる。さらに、本発明のシリコン基板用分析装置によれば、シリコン基板の分析における前処理（気相分解処理、高濃度回収液による処理、分析液による処理など）からＩＣＰ－ＭＳによる分析まで、全自動で処理することができるので、シリコン基板に含まれた微量金属等の不純物分析を、迅速かつ効率的に行うことができるうえ、環境および作業者からの汚染を避けることができる。
シリコン基板用分析装置の概略図 基板分析用ノズルの概略断面図
　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１には、本実施形態におけるシリコン基板用分析装置の概略図を示す。図１のシリコン基板用分析装置１は、分析対象のシリコン基板Ｗを格納した図示せぬ格納カセットが設置されるロードポート１０と、シリコン基板Ｗの取り出し、搬送、設置が可能な基板搬送ロボット２０と、シリコン基板の位置調整をするアライナー３０と、シリコン基板Ｗをエッチングするための気相分解チャンバー４０と、加熱乾燥処理用の乾燥室５０と、シリコン基板Ｗを載置する分析ステージ６１、分析ステージ６１に載置されたシリコン基板表面を分析液で掃引して回収する基板分析用ノズル６２、基板分析用ノズル６２を操作するノズル操作ロボット６３、高濃度回収液及び分析液を備えた分析スキャンポート６０と、基板分析用ノズル６２により回収した高濃度回収液及び分析液を投入される分析容器（図示せず）が設置されたオートサンプラー７０（分析液採取手段）と、ネブライザー（図示せず）と、誘導結合プラズマ分析を行う誘導結合プラズマ分析器（ＩＣＰ－ＭＳ）８０とから構成されている。
　図２に、基板分析用ノズル６２の概略断面図を示す。ノズル操作ロボット（図示せず）により搬送、移動などの操作が行われる基板分析用ノズル６２は、ノズル本体６２１の液溜部６２２内に、分析液などの溶液を充填、吸引、排出できるようになっている。例えば、分析液Ｄを用いてシリコン基板表面を掃引する場合、ノズル本体６２１の先端に設けられたドーム状の溶液保持部６２３に分析液を保持することで、シリコン基板Ｗ表面に接触させ、分析液Ｄがシリコン基板表面を移動するように、ノズル操作ロボットにより操作し、分析液中に分析対象である微量金属などの不純物を移行させる。
　次に、本実施形態のシリコン基板用分析装置による分析手順について説明する。まず、基板搬送ロボット２０によりロードポート１０から分析対象のシリコン基板Ｗを取り出し、装置内に設置されたアライナー３０に搬送してシリコン基板Ｗの位置調整を行う。その後、シリコン基板Ｗを気相分解チャンバー４０に搬送してチャンバー内に配置する。
　気相分解チャンバー４０では、フッ化水素の蒸気を含むエッチングガスをシリコン基板Ｗに吹き付けて、シリコン基板表面のエッチングを行う気相分解処理を行う。この気相分解処理により、シリコン基板表面の酸化膜などの膜中に含まれた金属などの不純物やシリコン含有化合物がシリコン基板上に残渣として残る。
　気相分解処理を終えたシリコン基板Ｗは、分析ステージ６１に搬送され、載置される。そして、ノズル操作ロボット６３が作動して、基板分析用ノズル６２に分析スキャンポート６０から高濃度回収液が充填される。高濃度回収液が充填された基板分析用ノズル６２は、シリコン基板上に移動して、その一部をシリコン基板上に吐出し、ノズル本体の先端に高濃度回収液を保持した状態でシリコン基板Ｗ表面を掃引する。これにより、シリコン基板上に残渣として残っている金属などの不純物やシリコン含有化合物が高濃度回収液に取り込まれる。高濃度回収液による掃引の後、基板分析用ノズル６２に回収された高濃度回収液は、シリコン基板上に全量吐出される。この時の吐出場所は、一カ所にしてもよいし、複数個所に分けて行うこともできる。
　高濃度回収液を載せたシリコン基板Ｗは乾燥室５０に搬送され室内に配置される。そして、１００℃～１３０℃の温度により、シリコン基板Ｗを加熱乾燥する。この乾燥室５０での加熱乾燥により、シリコン基板上に存在するシリコン（Ｓｉ）はＳｉＦ４のガスとして揮発されて除去される。
　加熱乾燥後のシリコン基板Ｗは、基板搬送ロボット２０により、分析ステージ６１に搬送され、載置される。そして、ノズル操作ロボット６３が作動して、基板分析用ノズル６２に分析スキャンポート６０から分析液が充填される。分析液が充填された基板用分析ノズルは、シリコン基板Ｗ上に移動してその一部を吐出し、ノズル本体の先端に分析液を保持した状態で、シリコン基板Ｗ表面を掃引する。これにより、シリコン基板Ｗ上に残渣として残っている金属などの不純物は分析液に取り込まれる。この分析液による掃引は、高濃度回収液を吐出場所に合わせて行うことができる。例えば、一カ所に高濃度回収液を吐出した場合、その吐出場所付近を掃引することができ、また、複数個所に分けて吐出した場合は、シリコン基板全面を掃引することで対応できる。
　シリコン基板表面を掃引して不純物を取り込んだ分析液は、オートサンプラー（分析液採取手段）７０に備えられたＰＴＦＥ製のバイアルと呼ばれる分析容器（図示せず）に投入される。分析容器の分析液は、ネブライザーで吸引され、ＩＣＰ－ＭＳにより分析が行われる。
実施例１：膜厚５００ｎｍの酸化膜（ＳｉＯ２）が成膜された、１２インチ径のシリコン基板を分析した結果について説明する。高濃度回収液としては、２５％体積濃度のフッ化水素と、５％体積濃度の過酸化水素との混合液を使用した。また、分析液としては、３％体積濃度のフッ化水素と、４％体積濃度の過酸化水素との混合液を使用した。尚、分析器であるＩＣＰ－ＭＳについては、パーキンエルマー社製ＥＬＡＮ　ＤＲＣ　ＩＩを使用した。
　先に、高濃度回収液を使用せず、気相分解処理を行った後、分析液によりシリコン基板表面の全面を掃引して、金属などの不純物を分析液に取り込んだ。この場合、回収した分析液の１ｍｌ中のＳｉ濃度が約５０００ｐｐｍであった。
　次に、気相分解処理を行った後、高濃度回収液（約１ｍｌ）によりシリコン基板表面の全面を掃引した後、１個所に高濃度回収液の全量を吐出し、乾燥室で１００℃、１０ｍｉｎの加熱乾燥処理を行ったシリコン基板について、分析液によりシリコン基板表面の全面を掃引して、金属などの不純物を分析液に取り込んだ。回収した分析液の１ｍｌ中のＳｉ濃度は約５０ｐｐｍと非常に低い濃度であった。
実施例２：膜厚１００ｎｍの窒化膜（ＳｉＸＮｙ）が成膜された、１２インチ径のシリコン基板を分析した結果について説明する。高濃度回収液、分析液は実施例１と同じものを使用した。
　先に、高濃度回収液を使用せず、気相分解処理を行った後、分析液によりシリコン基板表面の全面を掃引して、金属などの不純物を分析液に取り込んだ。この場合、回収した分析液の１ｍｌ中のＳｉ濃度が約１００００ｐｐｍであった。
　次に、気相分解処理を行った後、高濃度回収液（約１ｍｌ）によりシリコン基板表面の全面を掃引した後、１個所に高濃度回収液の全量を吐出し、乾燥室で１００℃、１０ｍｉｎの加熱乾燥処理を行ったシリコン基板について、分析液によりシリコン基板表面の全面を掃引して、金属などの不純物を分析液に取り込んだ。回収した分析液の１ｍｌ中のＳｉ濃度は約７０ｐｐｍと非常に低い濃度であった。
　さらに、実施例２の窒化膜が成膜されたシリコン基板を分析した際のＩＣＰ－ＭＳの分析感度について説明する。まず、高濃度回収液を使用せず、気相分解処理を行った後、分析液によりシリコン基板表面の全面を掃引して、金属などの不純物を分析液に取り込んだ場合、ＩＣＰ－ＭＳにその試料（分析液）を導入すると、導入直後から感度が減少し始めて、５分間導入したときに感度が５０％まで減少した。これは、ＩＣＰ－ＭＳのインターフェイス部にＳｉＯ２が析出し細孔を閉塞したためである。一方、気相分解処理後、高濃度回収液による処理を行い、乾燥加熱処理後、分析液によりシリコン基板表面の全面を掃引して、金属などの不純物を分析液に取り込んだ場合、ＩＣＰ－ＭＳに試料（分析液）を導入しても、感度の減少はあまり起こらず、５分間導入しても感度の減少は５％以内であった。
　本発明は、膜厚の厚い窒化膜や酸化膜が成膜されたシリコン基板であっても、窒化膜や酸化膜に含まれる微量金属等の不純物を、ＩＣＰ－ＭＳにより高精度且つ迅速に分析することができるので、半導体製造の効率向上が図れる。また、本発明によれば、シリコン基板の前処理（気相分解処理、高濃度回収液による処理、分析液による処理など）からＩＣＰ－ＭＳによる分析まで、全自動で処理することができるので、シリコン基板の分析工程の迅速化も図れるとともに、環境および作業者からの汚染を避けることができる。
１　　シリコン基板用分析装置
１０　ロードポート
２０　基板搬送ロボット
３０　アライナー
４０　気相分解チャンバー
５０　乾燥室
６０　分析スキャンポート
７０　オートサンプラー
８０　誘導結合プラズマ分析器
Ｄ　　分析液
Ｗ　　シリコン基板

Claims (4)

  1. 　分析対象のシリコン基板を格納した格納カセットを設置するロードポートと、
    　ロードポートに格納されたシリコン基板の取り出し、搬送、設置が可能な基板搬送ロボットと、
    　シリコン基板の位置調整をするアライナーと、
    　シリコン基板を加熱乾燥させる乾燥室と、
    　エッチングガスによりシリコン基板をエッチングするための気相分解チャンバーと、
    　シリコン基板を載置する分析ステージと、分析ステージに載置されたシリコン基板表面を分析液で掃引し、分析対象物を移行させた分析液を回収する基板分析用ノズルと、を有する分析スキャンポートと、
    　基板分析用ノズルにより回収した分析液が投入される分析容器を有する分析液採取手段と、
    　ネブライザーから供給される分析液を誘導結合プラズマ分析する分析手段と、を備えるシリコン基板用分析装置であって、
    　酸化膜および／または窒化膜を成膜されたシリコン基板を、基板分析用ノズルにより高濃度回収液でシリコン基板表面を掃引して回収し、回収した高濃度回収液をシリコン基板表面に吐出した後、高濃度回収液が残存したシリコン基板を乾燥室で加熱乾燥させ、乾燥したシリコン基板表面を分析液で掃引し、分析対象物を移行させた分析液を誘導結合プラズマ分析することを特徴とするシリコン基板用分析装置。
  2. 高濃度回収液が残存したシリコン基板を、１００℃～１３０℃の加熱温度により加熱乾燥する請求項１に記載のシリコン基板用分析装置。
  3. 　高濃度回収液は、１０％～３０％体積濃度のフッ化水素と、１％～３０％体積濃度の過酸化水素との混合液である請求項１または請求項２に記載のシリコン基板用分析装置。
  4. 　回収した高濃度回収液を、シリコン基板表面の一カ所にまとめて吐出する請求項１～請求項３のいずれかに記載のシリコン基板用分析装置。

     
PCT/JP2016/073881 2015-12-22 2016-08-16 シリコン基板用分析装置 WO2017110132A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020187002129A KR101868775B1 (ko) 2015-12-22 2016-08-16 실리콘 기판용 분석장치
CN201680044341.6A CN107850569B (zh) 2015-12-22 2016-08-16 硅基板用分析装置
US15/747,517 US20180217036A1 (en) 2015-12-22 2016-08-16 Silicon substrate analyzing device
EP16878035.1A EP3339851B1 (en) 2015-12-22 2016-08-16 Silicon substrate analyzing device and method for using it

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015249588A JP6108367B1 (ja) 2015-12-22 2015-12-22 シリコン基板用分析装置
JP2015-249588 2015-12-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017110132A1 true WO2017110132A1 (ja) 2017-06-29

Family

ID=58666325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/073881 WO2017110132A1 (ja) 2015-12-22 2016-08-16 シリコン基板用分析装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20180217036A1 (ja)
EP (1) EP3339851B1 (ja)
JP (1) JP6108367B1 (ja)
KR (1) KR101868775B1 (ja)
CN (1) CN107850569B (ja)
TW (1) TWI612597B (ja)
WO (1) WO2017110132A1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11244841B2 (en) 2017-12-01 2022-02-08 Elemental Scientific, Inc. Systems for integrated decomposition and scanning of a semiconducting wafer
JP6603934B2 (ja) * 2018-04-13 2019-11-13 東芝メモリ株式会社 シリコン基板の分析方法
CN111336792B (zh) * 2018-12-19 2022-03-11 江苏鲁汶仪器有限公司 一种干燥微水珠的腔体
JP6675652B1 (ja) * 2018-12-26 2020-04-01 株式会社 イアス 基板分析方法および基板分析装置
CN113495095A (zh) * 2020-04-03 2021-10-12 重庆超硅半导体有限公司 硅片金属杂质检测样品保护装置及硅片金属杂质检测方法
CN113804909B (zh) * 2020-06-12 2023-12-12 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 真空互联样品转移组件
CN112305056B (zh) * 2020-10-08 2022-12-27 中船(邯郸)派瑞特种气体股份有限公司 测定高纯氟化氢中金属离子的装置及测定方法
WO2022163143A1 (ja) * 2021-01-26 2022-08-04 富士フイルム株式会社 分析装置、及び分析方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003188222A (ja) * 2001-12-17 2003-07-04 Toshiba Ceramics Co Ltd シリコンウェーハエッチング方法、シリコンウェーハの表層分析方法
JP2004335955A (ja) * 2003-05-12 2004-11-25 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp シリコン基板のＣｕ濃度検出方法
JP2008311597A (ja) * 2007-06-12 2008-12-25 Purex Corp シリコンウェーハの深さ方向の不純物分析方法
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
JP2011232182A (ja) * 2010-04-28 2011-11-17 Ias Inc 基板分析装置及び基板分析方法
JP2013257272A (ja) * 2012-06-14 2013-12-26 Ias Inc 基板分析用ノズル
WO2016027607A1 (ja) * 2014-08-20 2016-02-25 株式会社 イアス 基板局所の自動分析装置及び分析方法
WO2016039032A1 (ja) * 2014-09-11 2016-03-17 株式会社 イアス シリコン基板の分析方法
JP2016125911A (ja) * 2015-01-05 2016-07-11 信越化学工業株式会社 元素分析方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19713090B4 (de) * 1996-03-28 2004-06-17 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki Verfahren und Apparatur zum Ätzen von Silicium-Materialien
JP3436123B2 (ja) 1998-03-26 2003-08-11 信越半導体株式会社 シリコンウエーハ表面金属不純物の分析方法およびその前処理方法
US6420275B1 (en) * 1999-08-30 2002-07-16 Micron Technology, Inc. System and method for analyzing a semiconductor surface
KR100383264B1 (ko) * 2001-03-21 2003-05-09 삼성전자주식회사 반도체 웨이퍼의 오염물질 포집장치 및 포집방법
JP2010008048A (ja) * 2008-06-24 2010-01-14 Sumco Corp シリコンウェーハ表面酸化膜のエッチング方法、酸化膜付きシリコンウェーハの金属汚染分析方法、および酸化膜付きシリコンウェーハの製造方法
TWI529833B (zh) * 2009-12-18 2016-04-11 埃耶士股份有限公司 基板分析裝置及基板分析方法
KR101242246B1 (ko) * 2011-03-21 2013-03-11 주식회사 엘지실트론 웨이퍼 오염 측정장치 및 웨이퍼의 오염 측정 방법
JP6118031B2 (ja) * 2012-03-15 2017-04-19 株式会社東芝 不純物分析装置及び方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003188222A (ja) * 2001-12-17 2003-07-04 Toshiba Ceramics Co Ltd シリコンウェーハエッチング方法、シリコンウェーハの表層分析方法
JP2004335955A (ja) * 2003-05-12 2004-11-25 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp シリコン基板のＣｕ濃度検出方法
JP2008311597A (ja) * 2007-06-12 2008-12-25 Purex Corp シリコンウェーハの深さ方向の不純物分析方法
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
JP2011232182A (ja) * 2010-04-28 2011-11-17 Ias Inc 基板分析装置及び基板分析方法
JP2013257272A (ja) * 2012-06-14 2013-12-26 Ias Inc 基板分析用ノズル
WO2016027607A1 (ja) * 2014-08-20 2016-02-25 株式会社 イアス 基板局所の自動分析装置及び分析方法
WO2016039032A1 (ja) * 2014-09-11 2016-03-17 株式会社 イアス シリコン基板の分析方法
JP2016125911A (ja) * 2015-01-05 2016-07-11 信越化学工業株式会社 元素分析方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3339851A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3339851A4 (en) 2018-08-22
EP3339851A1 (en) 2018-06-27
TW201724312A (zh) 2017-07-01
CN107850569A (zh) 2018-03-27
KR101868775B1 (ko) 2018-06-18
TWI612597B (zh) 2018-01-21
EP3339851B1 (en) 2020-03-04
US20180217036A1 (en) 2018-08-02
JP2017116313A (ja) 2017-06-29
CN107850569B (zh) 2019-02-19
KR20180014175A (ko) 2018-02-07
JP6108367B1 (ja) 2017-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017110132A1 (ja) シリコン基板用分析装置
US9721817B2 (en) Apparatus for measuring impurities on wafer and method of measuring impurities on wafer
JP6118031B2 (ja) 不純物分析装置及び方法
JP2013108759A (ja) 半導体ウェハプロセス用ふっ酸溶液の不純物分析方法および該ふっ酸溶液の交換時期の管理方法
US10962519B2 (en) Analysis pretreatment device
JP2011232182A (ja) 基板分析装置及び基板分析方法
WO2011083719A1 (ja) シリコンウェーハ表層部のエッチング方法およびエッチング装置、ならびにシリコンウェーハの金属汚染分析方法
JP6603934B2 (ja) シリコン基板の分析方法
JP5413342B2 (ja) シリコンウェーハ表層部のエッチング方法およびシリコンウェーハの金属汚染分析方法
JP2973638B2 (ja) 不純物の分析方法
CN111868888B (zh) 掺硼p型硅晶片的蚀刻方法、金属污染评价方法及制造方法
JP4760458B2 (ja) 半導体ウェーハ収納容器の金属汚染分析方法
JPH11190730A (ja) 半導体基板表面及び基板中の金属不純物分析方法
KR100999358B1 (ko) 실리콘 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법
JP5407609B2 (ja) シリコンウェーハの評価方法
KR101721167B1 (ko) 웨이퍼의 금속 오염 분석 방법
Richter et al. Advanced contamination control methods for yield enhancement

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16878035

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20187002129

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15747517

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2016878035

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE