太阳城集团

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衬底分析装置及衬底分析方法.pdf

摘要
申请专利号:

CN201010602119.8

申请日:

2010.12.17

公开号:

太阳城集团CN102157410B

公开日:

2015.01.07

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H01L 21/66申请日:20101217|||公开
IPC分类号: H01L21/66; G01N21/71 主分类号: H01L21/66
申请人: 埃耶士株式会社
发明人: 川端克彦; 李晟在; 一之濑达也; 国香仁
地址: 日本东京都
优先权: 2009.12.18 JP 2009-287205; 2010.04.28 JP 2010-102950
专利代理机构: 隆天国际知识产权代理有限公司 72003 代理人: 郑小军;冯志云
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201010602119.8

授权太阳城集团号:

102157410B||||||

法律状态太阳城集团日:

2015.01.07|||2012.10.31|||2011.08.17

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团本发明公开了一种衬底分析装置及一种衬底分析方法,其为可通过同一装置进行蚀刻步骤与回收步骤两步骤的小型且简易的分析装置,不论形成于衬底的膜的种类为何皆可进行分析且也适用于衬底上的局部分析。本发明的衬底分析装置,具备由将分析液予以送出及抽吸的喷嘴本体、及配置在喷嘴本体外周的外管所构成的双重管喷嘴,回收手段为双重管喷嘴的喷嘴本体,蚀刻手段为供给至喷嘴本体与外管之间的蚀刻气体。而且,还具备将喷嘴本体与外管之间作为排气路径的排气手段,外管以围绕进行刮引的分析液的方式配置,且在前端具有外气导入孔。依据本发明,可通过同一装置进行蚀刻步骤与回收步骤两步骤,也可进行简易的分析、或针对衬底的特定部位的局部分析。

权利要求书

1: 一种衬底分析装置, 具备 : 蚀刻手段, 通过气相分解法蚀刻包含分析对象物的衬底 ; 及回收手段, 从喷嘴前端将分析液送出至衬底上, 以所送出的分析液刮引衬底表面后, 由喷 嘴前端抽吸分析液并回收分析对象物 ; 其特征在于 : 具备由用以将分析液予以送出及抽吸的喷嘴本体、 及配置在喷嘴本体外周的外管所构 成的双重管喷嘴 ; 回收手段为双重管喷嘴的喷嘴本体 ; 蚀刻手段为供给至喷嘴本体与外管之间的蚀刻气体。
2: 根据权利要求 1 所述的衬底分析装置, 其特征在于, 所述衬底分析装置还具备将喷 嘴本体与外管之间作为排气路径的排气手段 ; 外管以围绕进行刮引的分析液的方式配置, 且在前端具有外气导入孔。
3: 一种衬底分析方法, 为使用权利要求 1 或 2 所述的衬底分析装置来分析衬底的方法, 其特征在于, 具有 : 以蚀刻气体对衬底进行蚀刻的蚀刻步骤 ; 及 将喷嘴本体内部的分析液送出至衬底, 在对衬底表面进行刮引后, 将分析液抽吸至喷 嘴本体内部的回收步骤 ; 一面以双重管喷嘴对衬底表面进行刮引, 一面进行蚀刻步骤或回收步骤。
4: 根据权利要求 3 所述的衬底分析方法, 其特征在于, 以一次的刮引同时进行蚀刻步 骤及回收步骤。
5: 一种衬底分析方法, 为使用权利要求 1 或 2 所述的衬底分析装置来分析衬底的方法, 其特征在于 : 衬底为包含分析对象物, 且具备多晶硅、 钨硅化物、 钛、 氮化钛的任一种膜的半导体衬 底或半导体衬底的晶片基材 ; 由喷嘴本体将分析液送出至衬底, 在一面通过排气手段进行排气一面以分析液刮引衬 底表面后, 将包含分析对象物的分析液抽吸至喷嘴本体。

说明书


衬底分析装置及衬底分析方法

    技术领域 本发明涉及一种用以分析包含在衬底的微量金属等分析对象物的衬底分析装置。 并且, 还涉及一种使用该衬底分析装置的分析方法。
     背景技术 就分析包含在半导体晶片 (wafer) 等衬底的金属、 有机物质等分析对象物的分析 装置而言, 一般使用 : 用以蚀刻形成在衬底的硅氧化膜或氮化膜等气相分解装置、 及用以回 收蚀刻后的衬底上所残存的分析对象物的衬底分析用喷嘴。 就使用这些装置的分析手法而 言, 首先, 将衬底载置在 VPD(VaporPhase Deposition ; 气相沉积 ) 腔室 (chamber) 等, 并导 入氟化氢等蚀刻气体, 以蚀刻衬底的形成膜。然后, 通过衬底分析用喷嘴, 将微量的分析液 送出至经过蚀刻的衬底, 以所送出的分析液在衬底上进行刮引 (sweeping)。由于衬底上的 分析对象物移动于分析液中, 因此若以喷嘴抽吸经过刮引的分析液, 即能以微量的分析液 回收分析对象物, 且可进行精确度佳的分析。
     如此, 在衬底分析中, 需要有以下两阶段的步骤 : 通过气相分解装置蚀刻衬底的步 骤、 及通过喷嘴回收分析对象物的步骤。这是由于在半导体晶片衬底表面形成有自然氧化 膜等时, 其表面成为亲水性, 送出分析液时分析液即散漏, 而造成回收困难之故。 因此, 在回 收步骤中, 由于衬底表面必须为疏水性, 因此当亲水性的氧化膜或氮化膜等形成在衬底上 时, 必须要有预先去除这些氧化膜等蚀刻步骤。
     如此, 以往在分析衬底时, 使用气相分解装置与衬底分析用喷嘴的分别的装置来 进行蚀刻步骤及回收步骤的两阶段的步骤。 特别是, 气相分解装置为比较大型的装置, 欲简 易地测量半导体制造生产线中的衬底的分析等时, 也需要有将欲测量的衬底移送至 VPD 腔 室等步骤等而有不便。再者, 当衬底本身也移送于气相分解装置与衬底分析用喷嘴的装置 间时, 有产生污染的危险性。
     因此, 本发明人等提供一种可通过同一装置全自动地进行由气相分解装置所施行 的蚀刻步骤、 及由衬底分析用喷嘴所施行的回收步骤的全自动气相分解装置。 依据该装置, 可减少进行装置间移送时衬底被污染的风险。
     再者, 例如, 通过表面光伏电力 (Surface Photo Voltage : SPV) 法在衬底上得知含 有金属等部位时, 会有仅将该特定部位局部地分析, 而欲求出金属等浓度的情形。然而, 如 以往以气相分解装置与衬底分析用喷嘴的分别的装置分析衬底时, 会有无法正确地分析特 定的局部部分的金属浓度等倾向。这是由于在由气相分解装置进行的蚀刻中或蚀刻后, 包 含在衬底的特定部位的分析对象物移动至其他部位之故。在此背景之下, 提出有一种局部 地进行衬底的蚀刻的衬底处理装置 ( 专利文献 1)。
     再者, 在以上的衬底分析的回收步骤中, 已知有一种为了也可短太阳城集团且有效率地 刮引大型化的衬底, 且增大喷嘴口径, 并使分析液与衬底表面的接触面积变大的方法。然 而, 在使喷嘴口径变大时, 会有在刮引时分析液容易从喷嘴脱落的倾向, 且会有分析液残留 在刮引后的衬底的问题产生。由此观点来看, 本发明人等在专利文献 2 中, 提出一种具有外
     缘朝前端方向突出的端面、 及在所述端面中偏心至外缘附近的开口的喷嘴。 再者, 在专利文 献 3 中, 揭示有一种具有将喷嘴管内予以抽吸或减压的机构的喷嘴。
     专利文献 1 : 日本特开 2005-311140 号公报
     专利文献 2 : 日本特开 2008-132401 号公报
     专利文献 3 : 日本特开平 5-256749 号公报
     所述全自动气相分解装置与现有技术的气相分解装置同样地, 为比较大型的装 置。再者, 专利文献 1 虽局部地进行衬底的蚀刻, 但之后必须另外进行回收步骤, 因此会有 在蚀刻后分析对象物移动至衬底上的其他位置, 而无法进行正确分析的情形。
     再者, 即使在回收步骤中, 于专利文献 2 或专利文献 3 记载的喷嘴中, 特别是在分 析具有多晶硅或钨硅化物等膜的衬底时, 或分析硅晶片等基材本身的所谓的主体 (bulk) 分析时, 会有在刮引中产生分析液的脱落的倾向。 发明内容 ( 发明所欲解决的问题 )
     因此, 本发明提供一种可通过同一装置进行蚀刻步骤与回收步骤两步骤的小型且 简易的分析装置, 不论形成在衬底的膜的种类为何皆可进行分析, 且也适用在衬底上的局 部分析的分析装置。
     ( 解决问题的手段 )
     用以解决所述课题的本发明的衬底分析装置具备 : 蚀刻手段, 通过气相分解法蚀 刻包含分析对象物的衬底 ; 及回收手段, 从喷嘴前端将分析液送出至衬底上, 以所送出的分 析液刮引衬底表面后, 由喷嘴前端抽吸分析液并回收分析对象物 ; 其特征在于 : 具备由将 分析液予以送出及抽吸的喷嘴本体、 及配置在喷嘴本体外周的外管所构成的双重管喷嘴 ; 回收手段为双重管喷嘴的喷嘴本体 ; 蚀刻手段为供给至喷嘴本体与外管之间的蚀刻气体。
     图 1 为显示使用本发明的衬底分析装置进行衬底分析的示意图。在图 1 中, 就其 例而言, 针对将在衬底 W 上形成有氧化膜 Ox 的衬底予以分析的情形加以说明。本发明的分 析装置如图 1 所示, 具备在喷嘴本体 10 的外周配置有外管 20 的双重管构造的喷嘴, 如图 1 的上图的箭头所示, 蚀刻手段为朝喷嘴前端方向供给至喷嘴本体 10 与外管 20 之间 15 的蚀 刻气体。借此, 如图 1 的下图所示, 将送出分析液 D 的喷嘴本体的外周部分 R 的氧化膜 Ox 予以蚀刻去除, 而成为衬底 W 本身露出的状态。因此, 即使在例如于衬底形成有氧化膜或氮 化膜等亲水性的膜时, 送出分析液的部分的外周成为疏水性的衬底露出的状态, 因此分析 液不会湿散, 可抑制回收率的降低。
     依据本发明的衬底分析装置, 如所述方式能以单一装置进行衬底的形成膜的蚀 刻、 及分析对象物的回收, 因此衬底的污染风险会大幅减低, 也适用于局部性的分析。 再者, 通过以喷嘴刮引衬底表面, 在衬底上的任意位置, 可连续地进行蚀刻与回收。如此, 由于只 要使小型的喷嘴与衬底相对向, 即可进行蚀刻及回收, 因此与使用现有技术的大型气相分 解装置等情形相比较, 更适用于简易的分析。
     本发明的衬底分析装置的蚀刻手段只要可提供用以蚀刻形成于衬底的氧化膜等 蚀刻气体即可。具体而言, 也可为具备通过氟酸等混酸溶液使属于蚀刻气体的蒸气产生的 气泡 (bubbling) 装置, 也可为具备使混酸溶液雾化的喷雾器 (nebulizer)。喷雾器可将浓
     度高的蚀刻气体稳定供给, 因此在可缩短蚀刻太阳城集团的点具有功效。
     喷嘴本体的尺寸可为与以往回收步骤中使用的衬底分析用喷嘴相同程度的大小, 可依欲分析的衬底的尺寸等, 选择任意的尺寸。 相对于该喷嘴本体的喷嘴外管的大小, 优选 为直径 1.5 倍至 2.5 倍, 更优选为 2 倍左右。若为此范围内, 则有以蚀刻手段施行的蚀刻将 良好地进行, 且可确实地去除喷嘴本体的外周部分的形成膜的倾向。 另一方面, 若相对于喷 嘴本体的喷嘴外管的大小的直径为未达 1.5 倍时, 则在刮引晶片上时形成膜的蚀刻会有不 充分的情形, 而在相对于喷嘴本体的喷嘴外管的大小的直径为超过 2.5 倍时, 会有蚀刻达 至不需要的部分而对局部性分析来说没有效率的倾向。
     而且, 若采用本发明的双重管构造的喷嘴, 则在以从喷嘴本体送出的分析液刮引 衬底表面时, 也能在短太阳城集团内有效率地对大型化的衬底进行分析。通过以围绕进行刮引 的分析液的方式配置外管, 即可使围绕分析液的管的口径增大, 且能增加可保持的分析液 的量, 可使分析液与衬底表面的接触面积增大, 因此也可缩短衬底表面整体的刮引所需的 太阳城集团。例如, 比较以本发明的双重管构造的喷嘴与以现有技术的单重管构造的喷嘴所能 保持的分析液的量时, 虽依喷嘴的口径而不同, 但在双重管构造的喷嘴中约为 500μL 至 1000μL 左右, 相对于此, 在单重管构造的喷嘴中约为 100μL 至 150μL 左右。
     如此, 通过采用双重管喷嘴, 可期待缩短衬底表面的刮引太阳城集团的效果, 然而若仅使 外管的口径增大时, 有时会有刮引中分析液从喷嘴脱落的情形, 且有在刮引后的衬底残留 分析液的情形。因此, 在本发明的衬底分析装置中, 除了蚀刻手段外, 优选为具备将喷嘴本 体与外管之间作为排气路径的排气手段, 并且在外管前端具备外气导入孔。具备排气手段 与外气导入孔时, 刮引衬底表面的分析液不容易从喷嘴脱落。 详细如后述, 即使在分析具有 多晶硅或钨硅化物等膜的衬底时、 或分析硅晶片等基材本身的所谓主体分析中, 在不容易 发生分析液的脱落的点特别有效。
     通过具有排气手段及外气导入孔的构成而可防止分析液脱落的原因, 认为是由于 通过排气将喷嘴本体与外管之间作为减压环境而维持容易保持分析液的状态, 且具有外气 导入孔而借此防止外气不规则地流入之故。在此, 就 “外气不规则地流入排气路径内的情 形” 而言, 考量难以维持衬底的水平状态, 且在分析时衬底会倾斜的状态的情形, 或分析表 面状态粗糙的衬底的情形。 例如, 分析大型的半导体衬底等情形, 或通过前处理时的蚀刻而 成为衬底表面状态粗糙的情形。在所述情形下, 是由于会有难以将进行刮引的喷嘴与衬底 的距离维持在一定的倾向之故。
     具体而言, 通常如图 2 中 (a) 所示, 刮引中将喷嘴与衬底的距离保持为大致均一, 而在分析液充满在外管前端与衬底之间的状态下保持分析液。 然而, 如前所述, 在成为衬底 倾斜的状态的情形等, 在外管的圆周上的一部分, 容易产生与衬底的距离变长的部分。因 此, 认为是在外管前端与衬底之间会产生未充满分析液的间隙, 由于此隙间外气会不规则 地流入喷嘴内部之故。 对此, 依据本发明, 即使因这些衬底的倾斜等而在外管前端与衬底之 间产生未充满分析液的间隙时, 也会促进沿着外气导入孔的外气的流入, 因此不容易发生 分析液的脱落。 此外, 本发明的外气导入孔优选为在外管前端的圆周上设置多个, 形状可作 成为缺口状。
     使用以上说明的本发明的衬底分析装置来分析衬底时, 可一面以双重管构造的喷 嘴刮引衬底表面, 一面进行蚀刻步骤及回收步骤。以双重管喷嘴进行的刮引能以与现有技术的回收步骤同样的方法进行。例如, 可 采用通过一面使衬底旋转, 一面使喷嘴从内侧移动至外侧, 而刮引成旋涡状的方法等。再 者, 如前所述, 本发明的喷嘴也适用在局部地分析衬底的情形, 在此情形下, 只要以仅使欲 分析的特定部位的衬底表面通过双重管喷嘴的方式进行喷嘴操作即可。
     此外, 蚀刻步骤及回收步骤可进行二次刮引并使各步骤分别进行, 也可以一次刮 引使蚀刻步骤与回收步骤同时进行, 而该进行二次刮引并使各步骤分别进行的方式为首先 一面以双重管喷嘴刮引衬底表面整面 ( 或局部 ) 一面进行蚀刻步骤后, 再度对衬底表面整 面 ( 或局部 ) 进行回收步骤。欲仅对衬底上的一部分局部性进行分析时, 优选为使蚀刻步 骤与回收步骤同时进行。这是由于不会产生因蚀刻导致分析对象物的扩散, 而可良好地进 行回收之故。
     衬底的形成膜为氧化膜或氮化膜等比较容易分解的膜时, 由于蚀刻所需的太阳城集团比 较短, 因此通过以一次的刮引使蚀刻步骤与回收步骤同时进行, 即可大幅地缩短分析太阳城集团。 另一方面, 衬底的形成膜为多晶硅、 钨硅化物、 钛、 氮化钛等比较不容易分解的膜时, 回收步 骤能在比较短的太阳城集团进行, 但蚀刻所需的太阳城集团比较长, 因而有整体的分析太阳城集团不容易缩短 的倾向。 因此, 在分析形成有多晶硅等膜的衬底时, 优选为以在蚀刻步骤后进行回收步骤的 方式, 分别进行各步骤。 如此, 与蚀刻步骤分开地进行回收步骤时, 在进行回收步骤时, 于以 分析液刮引衬底表面的期间, 通过排气手段对喷嘴本体与外管之间进行排气, 即可防止分 析液的脱落。 因此, 特别是, 具备排气手段及外气导入孔的衬底分析装置适用于具备多晶硅、 钨 硅化物、 钛、 氮化钛的任一种膜的半导体衬底、 和半导体衬底的晶片基材的分析。 再者, 也适 用于如形成电路图案的晶片在表面具有凹凸的衬底的分析。 这是由于在衬底表面为非疏水 性的情形时, 也可在不产生分析液的脱落的情形下进行刮引。 即, 由于多晶硅等膜或晶片基 材比较不容易被分解, 因此在进行分解这些膜的蚀刻时, 必须使用酸浓度高的混酸或强酸 等。因此, 这是由于在分解多晶硅等膜后, 因强酸等蚀刻, 衬底表面会变粗糙而成为非疏水 性, 而有因表面张力造成难以维持分析液的液滴状态的倾向之故。
     如本发明所示, 在具备排气手段与外气导入孔的衬底分析装置中, 在衬底表面变 粗糙的情形时, 也可防止分析液的脱落, 因此以分析液而言, 不仅是氟酸与过氧化氢的混合 溶液, 也可如氟酸与硝酸的混合溶液等, 使用相较于现有技术方法酸浓度更高的酸或强酸。 因此, 就分析对象物而言, 即使在包含有铜等不容易溶解于分析液的金属的情形时, 也可提 升回收率。
     在包含以上说明的蚀刻步骤及回收步骤的分析中, 就以喷嘴刮引衬底表面的刮引 速度而言, 特别是在考量以蚀刻步骤进行蚀刻的衬底的形成膜的种类的情形下, 适当地选 择适合的速度。具体而言, 如上所述, 衬底的形成膜为多晶硅等情形时, 由于蚀刻所需的时 间比较长, 因此蚀刻及刮引速度可设定为例如 5mm/sec。另一方面, 氧化膜等由于蚀刻所需 的太阳城集团比较短, 因此可设定为例如 30mm/sec。
     就蚀刻步骤中所使用的蚀刻气体而言, 可使用以往所使用的蚀刻气体, 特别是 以氟化氢气体为优选。再者, 也可将臭氧等气体与氟酸一同导入而分析主体硅 (bulk silicon)( 衬底本身 )。
     在以上说明的本发明的分析方法中, 可分析的衬底的种类虽无限定, 但特别适用
     于晶片等半导体衬底的分析。
     ( 发明效果 )
     如以上的说明, 本发明的衬底分析装置为可通过同一装置进行蚀刻步骤与回收步 骤两步骤的小型分析装置。 依据本发明, 可同时进行蚀刻步骤与回收步骤, 且在分别进行两 步骤的情形时, 也可在短太阳城集团进行回收步骤中的刮引, 且不容易发生刮引中的分析液的脱 落。再者, 本发明的装置也适用于简易的分析、 或针对衬底的特定部位的局部性分析。 附图说明
     图 1 为使用本发明的衬底分析装置的衬底分析的示意图。
     图 2 中 (a) 为具备排气手段及外气导入孔的衬底分析装置的纵剖面图及 (b) 为该 装置的实施例 3 的喷嘴前端的横剖面图。
     图 3 为实施例 1 中的衬底分析装置的纵剖面图。
     其中, 附图标记说明如下 :
     10 喷嘴本体
     20 外管
     21 外气导入孔 30 注射泵 T 喷嘴 W 晶片 Ox 氧化膜 D 分析液具体实施方式
     以下, 说明本发明的实施方式。
     [ 第一实施方式 ]
     实施例 1 :
     就实施例 1 而言, 使用图 3 的喷嘴进行衬底的分析。图 3 的喷嘴由以喷嘴本体 10 及外管 20 所构成的双重管而构成。喷嘴本体 10 与注射泵 (syringepump)30 相连接, 且可 送出分析液 D。再者, 喷嘴在喷嘴本体 10 与外管 20 之间连接有氟化氢 (HF) 蒸气的产生装 置 ( 图中未示出 ), 而可作为蚀刻手段朝箭头方向供给蚀刻气体。 此外, 就 HF 蒸气的产生装 置而言, 可采用使氮气在 HF 溶液中起泡而产生 HF 蒸气的装置、 或喷雾器等装置等。
     在本实施例中, 使用喷嘴本体为 10mm, 外管为 20mm, 且外管的直径大小为喷嘴本 体的直径大小 2 倍的喷嘴。此外, 由于喷嘴本体的前端部变细, 因此就所述喷嘴本体的直径 而言, 以前端部以外的直径相同的部分的大小为基准。
     接着, 说明使用所述喷嘴的具体分析方法。就分析对象的衬底而言, 使用 8 时 (inch) 的裸硅晶片 (bare silicon wafer) 基材。针对此基材, 以使 Na、 Mg、 Al 等分析对象 10 2 物的各金属浓度成为 5×10 原子数 / 平方厘米 (atoms/cm ) 左右的浓度的方式, 将使标准 溶液滴下在晶片上并使其干燥而强制性变污染的晶片用于分析。 此外, 针对于此晶片基材, 在不进行蚀刻的情形下直接送出分析液时, 分析液湿散在衬底上。 因此, 认为是在此晶片基材形成有自然氧化膜。
     针对此半导体衬底, 使用图 3 的双重管喷嘴, 以一次的刮引同时进行蚀刻步骤与 回收步骤而进行分析。首先, 将双重管喷嘴浸渍在包含 3% HF、 4% H2O2 的分析液, 并以注射 泵 30 进行抽吸, 将 500μL 的分析液填充在喷嘴本体 10 的液槽内。接着, 将喷嘴移动至晶 片衬底上, 以 1L/min 将氮气供给至喷雾器, 并使用以 200μL/min 供给 HF 浓度 49wt%的 HF 溶液而产生的蒸气供给在喷嘴本体与外管之间。在进行此蒸气供给的同时, 将约 150μL 的 分析液送出至衬底上, 利用喷嘴以 30mm/min 的速度对衬底上进行刮引, 以进行分析对象物 的回收。
     实施例 2 :
     在本实施例中, 针对与实施例 1 同样的衬底, 使用图 3 的双重管喷嘴进行蚀刻步骤 后, 另外进行回收步骤。首先, 以 1L/min 将氮气供给至喷雾器, 并使用以 200μL/min 供给 HF 浓度 49wt%的 HF 溶液而产生的蒸气供给在喷嘴本体与外管之间。此时, 基板上的刮引 以 30mm/min 的速度进行。接着, 将双重管喷嘴浸渍在包含 3% HF、 4% H2O2 的分析液, 并以 注射泵 30 进行抽吸, 将 500μL 的分析液填充在喷嘴本体 10 的液槽内。将约 150μL 的该 分析液送出至衬底上, 利用喷嘴以 30mm/min 的速度对衬底上进行刮引, 以进行分析对象物 的回收。 由以上的结果得知, 在实施例 1、 2 的分析中, 分析液不会湿散在衬底上, 可良好地 进行回收。再者, 分析所需的太阳城集团也为比较短的太阳城集团。具体而言, 在实施例 1 中, 能以 5 分 钟同时进行蚀刻与回收。再者, 实施例 2 的分析太阳城集团为蚀刻 5 分钟、 回收 5 分钟, 合计 10 分 钟。
     另一方面, 相对于此, 如现有技术的分析方法所示, 在进行以具备 VPD 腔室等气相 分解装置所施行的蚀刻、 及以喷嘴施行的回收时, 就分析太阳城集团而言, 蚀刻需要约 3 分钟、 分 析对象物的回收需要约 5 分钟, 且也必须要有使衬底移送至装置间的步骤。因此, 在现有技 术的分析方法中, 若也考虑到衬底的移送太阳城集团时, 则需要比实施例 1、 2 更多的分析太阳城集团。
     接着, 针对包含通过实施例 1 所回收的分析对象物的分析液, 利用感应耦合等离 子 (plasma) 质量分析装置 (ICP-MS) 测量下述表 1 所示的元素的晶片中的浓度。并且, 针 对同一衬底反复进行合计 3 次所述的回收步骤及元素浓度的分析, 以求出回收率。回收率 为由相对于以 3 次的分析检测出的元素浓度的合计值的比例 ( 回收率 ) 计算出第 1 次的分 析所检测出的元素浓度。分析方法一般优选为能以 1 次的分析检测出全部的对象物, 因此 所述回收率越高, 越显现能以第 1 次的分析检测出许多元素的良好结果。
     表1
     由表 1 得知, 依据实施例 1, 针对半导体衬底所含的微量的分析对象物, 可进行回 收率高的分析。
     [ 第二实施方式 ]
     在本实施方式中, 针对形成有多晶硅膜的半导体衬底, 除了与实施例 1 同样地具 备蚀刻手段外, 还利用具备排气手段及外气导入孔的喷嘴进行分析。
     实施例 3 :
     利用图 2 的喷嘴进行衬底的分析。图 2 中 (a) 为喷嘴的纵剖面图, 图 2 中 (b) 为 喷嘴前端的横剖面图。图 2 的喷嘴由以喷嘴本体 10 及外管 20 所构成的双重管而构成。喷
     嘴本体 10 与注射泵 30 相连接, 而可送出分析液 D。再者, 与实施例 1 同样地, 在喷嘴本体 10 与外管 20 之间连接有作为蚀刻手段的 HF 产生装置 ( 图中未示出 ), 并且连接有排气泵 ( 图中未示出 ) 以作为可朝箭头方向排气至喷嘴本体 10 与外管 20 之间的排气手段。此外, HF 产生装置及排气泵可通过阀进行切换。外管 20 在前端部具备外气导入孔 21, 在本实施 方式中, 如图 2 中 (b) 所示, 在外管的圆周上设置有由 4 个部位的缺口所构成的外气导入孔 21。在本实施例中, 使用喷嘴本体为 10mm, 外管为 20mm, 且外管的直径大小为喷嘴本体的直 径大小 2 倍的喷嘴。此外, 由于如图 2 中 (a) 所示喷嘴本体的前端部会变细, 因此就所述喷 嘴本体的直径而言, 以前端部以外的直径相同的部分的大小为基准。
     接着, 针对使用所述喷嘴的具体分析方法进行说明。 就分析对象的衬底而言, 使用 在由 8 时的硅所构成的晶片基材形成有 有
     (100nm) 的硅氧化膜、 且在该氧化膜上形成(100nm) 的多晶硅膜的半导体衬底。针对此半导体衬底, 首先在进行蚀刻步骤后, 进行回收步骤。首先, 以 1L/min 对喷 雾器供给氮气, 并将以 200μL/min 供给 HF 浓度 49wt%的 HF 溶液而产生的蒸气及含有臭氧 的气体 ( 以输出 200kW 的气体放电器对由氧 20%与氮 80%所构成的气体进行气体放电所 产生 ) 供给至喷嘴本体与外管之间。此时, 衬底上的刮引以 5mm/min 的速度进行。
     接着, 将图 2 的喷嘴浸渍在包含 1% HF、 4% H2O2 的分析液, 以注射泵 30 进行抽吸 并将 1000μL 的分析液填充在喷嘴本体 10 的液槽内。之后, 使 600μL 的分析液 D 送出至 半导体衬底 W 上, 以在外管 20 的前端围绕分析液 D 的方式保持, 并且以使分析液 D 通过衬 底 W 的表面整体的方式操作喷嘴。喷嘴操作能以例如一面使衬底 W 旋转一面使喷嘴 10 从 内侧移动至外侧等方法对衬底 W 的表面整体进行。
     在所述喷嘴操作中, 通过排气泵以排气速度 0.3L/min 至 1.0L/min 进行朝图 2 中 (a) 的箭头方向的排气。在本实施例中, 于以上的喷嘴操作中, 能不会残留分析液而对衬底 W 的表面整体进行喷嘴操作。
     就对以上的实施例 3 的比较而言, 使用仅由未具有外管 20 的喷嘴本体 10( 单重管 构造 ) 所构成的现有技术喷嘴进行衬底的分析。就进行分析的衬底而言, 使用与实施例 3 同样的半导体衬底, 蚀刻步骤为在 VPD 腔室内设置半导体衬底后, 供给以喷雾器使 HF 浓度 49wt%的 HF 溶液雾化的蒸气、 及以输出 200kW 的气体放电器对由氧 20%与氮 80%所构成 的气体进行气体放电而产生的含有臭氧的气体。此外, HF 溶液 4 及含有氧的气体的供给量 调整成使氟化氢 (HF) 的蒸气成为 0.5L/min 至 1.5L/min, 使含有臭氧的气体成为 0.5L/min 至 2.0L/min。之后, 使用所述单重管构造的喷嘴, 并使用 1% HF、 4% H2O2 作为分析液而回 收分析对象物。此时, 送出至半导体衬底 W 上的分析液 D 设为 100μL 至 150μL。
     再者, 就相对于实施例 3 的另一比较例而言, 使用未具有图 2 中 (a) 中的外气导入 孔 21 的喷嘴进行分析。在该比较例中, 除了使用未具有外气导入孔的喷嘴以外的分析条件 设定为与实施例 3 同样的方法。
     所述的结果, 如实施例 3 所示, 以具备外气导入孔的二重管喷嘴进行分析的情形, 相对于在刮引期间完全没有分析液从喷嘴脱落的情形, 在使用单重管的喷嘴或未具有外气 导入孔的喷嘴时, 会有分析液会在刮引中从喷嘴脱落, 且容易残留在衬底上的倾向。 之所以 会造成该倾向的原因, 可能是当外气流入喷嘴内部时, 难以通过喷嘴保持分析液之故。
     接着, 针对通过实施例 3 所回收的包含分析对象物的分析液, 利用感应耦合等离子质量分析装置 (ICP-MS) 测量下述表 2 所示的元素的晶片中的浓度。并且, 针对同一衬底 反复进行合计 3 次所述回收步骤及元素浓度的分析, 以求出回收率。回收率为由相对于以 3 次的分析所检测出的元素浓度的合计值的比例 ( 回收率 ) 来计算出第 1 次的分析所检测 出的元素浓度。分析方法优选为一般能以 1 次的分析检测出全部的对象物, 因此所述回收 率越高, 越显现能以第 1 次的分析检测出许多元素的良好结果。
     表2
     由表 2 得知, 在实施例 3 中, 也可对于包含在半导体衬底的微量的分析对象物进行 回收率高的分析。
     ( 产业实用性 )
     本发明在评价包含在衬底的金属等污染的技术中, 在进行以高感度检测出微量的 污染物的衬底分析时, 可进行简易分析、 或对衬底的特定部位进行局部分析的分析装置。
    

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衬底 分析 装置 方法
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