基板污染物分析装置及基板污染物分析方法与流程

文档序号:13426450
基板污染物分析装置及基板污染物分析方法与流程

本发明涉及一种能够以In-Line分析金属原子等的污染物的基板污染物分析装置及基板污染物分析方法。



背景技术:

已公开的现有半导体晶圆的污染物分析装置有韩国授权专利第3833264号(2003.5.9公告),所述污染物分析装置公开了为分析被吸附到晶圆表面的金属性污染源而自动扫描晶圆表面以捕集污染物的装置的结构等。

但是,所述基板污染物分析装置需要将扫描的样品装入样品杯中,由作业者将其带走并用分析器分析,因此需要作业者的随时确认及作业时间,存在移动过程中的污染及安全性问题,成为实时或迅速分析的阻碍因素。

并且,现有的污染物分析装置及方法存在扫描及蚀刻等所需的药液制造上的不便及污染物控制问题、分析器的校准问题及使用过程中降低敏感度的问题、需要废弃为了分析而使用的监控晶圆的问题等。

所述现有技术的问题及课题的认识并不是本发明的技术领域中的普通技术人员不言自明的,因此不能基于这种认识来判断与在先技术比较的本发明的创造性。



技术实现要素:

技术问题

本发明的目的在于提供一种能够解决至少一种以上所述现有技术的问题的基板污染物分析装置及分析方法,

本发明的目的在于提供一种无需作业者的手动作业且能够解决移动过程中的污染及安全性问题并能够实时或迅速分析的基板污染物分析装置及分析方法。

并且,本发明的目的在于提供一种解决了药液制造上的不便及污染物控制问题、分析器的校准问题及使用过程中降低敏感度的问题的基板污染物分析装置及分析方法。

并且,本发明的目的在于提供一种能够再利用为了分析而使用的监控晶圆的问题的基板污染物分析装置及分析方法。

并且,本发明的目的在于提供一种能够以In-Line自动分析的基板污染物分析装置及基板污染物分析方法。

本发明中要解决的技术问题并不限定于以上涉及的技术问题,未涉及的其他技术问题可通过以下记载被本发明技术领域的普通技术人员所明确理解。

技术手段

本发明的一样态的基板污染物分析装置作为将从分析对象基板利用扫描喷嘴扫描的样品溶液通过流路从所述扫描喷嘴移送到分析器的基板污染物分析装置,其特征在于,包括:样品管,具有装载所述样品溶液的空间;转换阀,与所述样品管结合,至少具有将所述样品溶液装载到所述样品管的装载部位和将所述装载的所述样品溶液喷射到所述分析器处的喷射部位,所述样品溶液装载到所述样品管时所述样品溶液的前后包括气体区间,还包括:传感器,设置在所述样品管且区分感测所述气体区间与所述样品溶液。

根据所述基板污染物分析装置,其特征在于,所述传感器为液体传感器。

根据所述基板污染物分析装置,其特征在于,所述液体传感器为光传感器或近距离传感器。

根据所述基板污染物分析装置,其特征在于,在所述装载部位中所述传感器感测到的结果为气体及液体的顺序时,判断为所述样品溶液从所述扫描喷嘴到达所述样品管。

根据所述基板污染物分析装置,其特征在于,在所述喷射部位,所述传感器感测到的结果为液体及气体的顺序时,判断为所述样品溶液向所述分析器处移动。

根据本发明的一样态的基板污染物分析装置,其特征在于,作为将从分析对象基板利用扫描喷嘴扫描的样品溶液通过流路从所述扫描喷嘴移送到分析器的基板污染物分析装置,其特征在于,包括:样品管,具有装载所述样品溶液的空间;转换阀,与所述样品管结合,至少具有将所述样品溶液装载到所述样品管的装载部位和将所述装载的所述样品溶液喷射到所述分析器处的喷射部位,将所述样品溶液从所述喷射部位向所述分析器处喷射的同时,至少清洗从所述扫描喷嘴到所述转换阀为止的流路。

根据所述基板污染物分析装置,其特征在于,包括:用于将所述样品溶液装载到所述样品管的第一定量泵和用于所述清洗的第一泵,所述第一定量泵和所述第一泵连接到所述转换阀的相同口,所述第一泵的容量大于所述第一定量泵的容量。

根据所述基板污染物分析装置,其特征在于,还包括:第二定量泵,当位于所述喷射部位时,用去离子水将所述装载的样品溶液推动到所述分析器处。

根据所述基板污染物分析装置,其特征在于,所述样品管为样品环。

根据所述基板污染物分析装置,其特征在于,所述转换阀为6口喷射阀。

本发明的一样态的基板污染物分析方法,作为将从分析对象基板利用扫描喷嘴扫描的样品溶液通过流路从所述扫描喷嘴移送到分析器的基板污染物分析装置中实施的基板污染物分析方法,其特征在于,包括:第一步骤,将所述扫描的样品溶液装载到位于所述流路的中间的样品管;及第二步骤,将装载到所述样品管的样品溶液喷射到所述分析器处,所述样品溶液的前后包括气体区间,所述第一步骤或所述第二步骤中,利用设置在所述样品管且区分感测所述气体区间与所述样品溶液的传感器来感测所述样品溶液的到达或移动。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,所述传感器为液体传感器。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,所述液体传感器为光传感器或近距离传感器。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,所述第一步骤中,所述传感器感测到的结果为液体及气体的顺序时,判断为所述样品溶液从所述扫描喷嘴到达所述样品管。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,所述第一步骤中,所述传感器未感测到液体时,判断为存在所述样品溶液的损失。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,所述第二步骤中,所述传感器感测到的结果为液体及气体的顺序时,判断为所述样品溶液向所述分析器处移动。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,所述第二步骤中,所述传感器未感测到从液体到气体的变化时,判断为存在异常。

本发明的一样态的基板污染物分析方法,作为将从分析对象基板利用扫描喷嘴扫描的样品溶液通过流路从所述扫描喷嘴移送到分析器的基板污染物分析装置中实施的基板污染物分析方法,其特征在于,包括:第一步骤,将所述扫描的样品溶液装载到位于所述流路的中间的样品管;及第二步骤,将装载到所述样品管的样品溶液喷射到所述分析器处,与进行所述第二步骤的同时,至少清洗包括从所述扫描喷嘴到所述样品管的区间。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,所述清洗通过将所述扫描喷嘴放入清洗溶液容器之后利用泵吸入来实施。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,所述清洗后重新实施所述第一步骤之前,至少向包括从所述扫描喷嘴到所述样品管的前面的区间的流路填满空气或气体。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,所述第一步骤中的装载和所述清洗使用不同的泵,所述清洗利用吸入速度较大的泵。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,所述第二步骤中,利用将所述装载的样品溶液用去离子水推动到所述分析器处的第二定量泵。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,所述样品管为样品环。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,利用转换阀,与所述样品管结合且至少具有将所述样品溶液装载到所述样品管的装载部位和将所述装载的所述样品溶液喷射到所述分析器处的喷射部位。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,所述转换阀为6口喷射阀。

本发明的一样态的基板污染物分析装置,作为将从分析对象基板利用喷嘴吸入的样品溶液通过流路从所述喷嘴移送到分析器的基板污染物分析装置,其特征在于,包括:标准溶液引入部,在移送所述样品溶液的所述流路的中间,利用T字管结合而能够向所述流路引入用于校准的标准溶液,所述标准溶液引入部,其特征在于,包括:样品管,具有装载所述标准溶液的空间;及转换阀,与所述样品管结合且至少具有将所述标准溶液装载到所述样品管的装载部位和将所述装载的所述标准溶液喷射到所述T字管处的喷射部位。

根据所述基板污染物分析装置,其特征在于,所述装载部位按照规定时间或在进行校准之前,流掉所述标准溶液。

根据所述基板污染物分析装置,其特征在于,在所述喷射部位,利用定量泵用去离子水推动所述装载的标准溶液。

根据所述基板污染物分析装置,至少当所述样品溶液通过所述T字管被移送时,至少从所述T字管到所述转换阀之间的流路上填满所述去离子水。

根据所述基板污染物分析装置,其特征在于,所述样品管为样品环。

根据所述基板污染物分析装置,其特征在于,所述转换阀为6口喷射阀。

本发明的一样态的基板污染物分析装置,作为将从分析对象基板利用喷嘴吸入的样品溶液通过流路从所述喷嘴移送到分析器为止的基板污染物分析装置,其特征在于,包括:样品溶液引入部,装载所述样品溶液之后,将所述样品溶液喷射到所述分析器处;及标准溶液引入部,在所述样品溶液引入部与所述分析器之间的流路上,利用T字管结合而引入用于校准的标准溶液,所述样品溶液引入部包括去离子水载体部,当将所述样品溶液喷射到所述分析器处时,用去离子水推动所述样品溶液,为了校准而稀释所述标准溶液时,共同利用所述去离子水载体部。

本发明的一样态的基板污染物分析装置,作为将从分析对象基板利用喷嘴吸入的样品溶液通过流路从所述喷嘴移送到分析器为止的基板污染物分析装置,其特征在于,包括:样品溶液引入部,装载所述样品溶液之后,将所述样品溶液喷射到所述分析器处;及标准溶液引入部,在所述样品溶液引入部与所述分析器之间的流路上,利用T字管结合而引入用于校准的标准溶液,用所述标准溶液实施对所述分析器的校准时,所述样品溶液引入部引入扫描溶液来代替所述样品溶液,以稀释所述标准溶液。

根据所述基板污染物分析装置,其特征在于,所述标准溶液引入部包括:样品管,具有装载所述标准溶液的空间;转换阀,包括与所述样品管结合的第一口及第四口,与供给所述标准溶液的流路结合的第三口,与吸入所述标准溶液的吸入泵结合的第二口,连接到所述T字管的第五口,供给推动所述标准溶液的去离子水的第六口。

根据所述基板污染物分析装置,其特征在于,装载所述标准溶液时,连接所述第一口与所述第二口之间,所述第三口与所述第四口之间以及所述第五口与第六口之间,喷射所述标准溶液时,连接所述第六口与所述第一口之间,所述第二口与所述第三口之间以及所述第四口与第五口之间。

本发明的一样态的基板污染物分析方法,作为将从分析对象基板使用扫描溶液扫描的样品溶液移送到分析器进行分析的基板污染物分析装置中实施的基板污染物分析方法,其特征在于,校准所述分析器的过程,包括:第一步骤,对至少一个以上的标准溶液,用所述去离子水实时稀释所述标准溶液并移送到所述分析器进行分析;第二步骤,将用于所述扫描的扫描溶液移送到所述分析器进行分析。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,在所述第二步骤中,对扫描溶液的分析结果为低于极微量浓度设定值时,将所述第一步骤的分析结果直接应用于分析所述样品溶液。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,所述第一步骤的分析结果被所述第二步骤的分析结果补正而被应用于分析所述样品溶液。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,所述第一步骤在多个不同的稀释浓度下实施,以获得校准曲线。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,根据所述第二步骤的分析结果来补正所述校准曲线。

分析所述样品溶液时,从所述样品溶液的浓度减去根据所述第二步骤的分析结果的扫描溶液的浓度。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,为了所述第一步骤中的实时稀释,所述去离子水及所述标准溶液分别被装载到不同的样品管之后,被不同的两个定量泵同时喷射而在T字管混合。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,所述去离子水及所述标准溶液的稀释比例根据所述不同的两个定量泵的排放流量决定。

本发明的一样态的基板污染物分析方法,作为将从分析对象基板使用扫描溶液扫描的样品溶液移送到分析器进行分析的基板污染物分析装置中实施的基板污染物分析方法,其特征在于,以设定的周期或设定的时间自动实施敏感性检查步骤,对标准溶液,以多个不同的稀释浓度用所述分析器分析来获得校准曲线,利用所述获得的校准曲线分析一系列所述样品溶液,用所述分析器测定所述标准溶液而判断测定的浓度值是否在设定范围以内,以检查敏感度。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,当所述敏感性检查步骤中特定的浓度值超过设定范围时,重新实施获得所述校准曲线的过程。

本发明的一样态的基板污染物分析方法,作为将从分析对象基板利用扫描喷嘴扫描的样品溶液移送到分析器进行分析的基板污染物分析装置中实施的基板污染物分析方法,

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,自动实施自行验证步骤,在分析所述样品溶液之后,清洗从所述扫描喷嘴到所述分析器的流路之后,将去离子水移送到所述分析器进行测定,判断测定的浓度值是否在设定范围以内,验证是否因所述样品溶液的移送而受到污染。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,所述自行验证步骤只有当所述移送的样品溶液为设定浓度值以上的高浓度才实施。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,所述自行验证步骤的实施结果为以规定次数超出设定的范围时才发出警报。

本发明的一样态的基板污染物分析装置,作为接受引入的半导体制造工艺中的监控晶圆并进行气相沉积之后,将利用扫描喷嘴扫描所述监控晶圆的样品溶液通过流路从所述扫描喷嘴移送到分析器为止以通过所述分析器进行分析的基板污染物分析装置,其特征在于,包括:再生单元,为了再利用完成所述扫描的所述监控晶圆,以至少包括酸系列或碱系列的化学品的溶液进行处理。

根据所述基板污染物分析装置,其特征在于,所述酸系列的化学品包括氢氟酸及过氧化氢。

根据所述基板污染物分析装置,其特征在于,所述碱系列的化学品包括氢氧化铵及过氧化氢。

根据所述基板污染物分析装置,其特征在于,所述再生单元包括:上部喷嘴,将所述溶液喷射到所述仿真晶圆的上部面;及下部喷嘴,将所述溶液喷射到所述仿真晶圆的下部面。

根据所述基板污染物分析装置,其特征在于,所述再生单元包括腔室且所述腔室的内侧底部为向一侧倾斜的结构。

本发明的一样态的基板污染物分析方法,作为接受引入的半导体制造工艺中的监控晶圆并进行气相沉积之后,将利用扫描喷嘴扫描所述监控晶圆的样品溶液通过流路从所述扫描喷嘴移送到分析器为止以通过所述分析器进行分析的基板污染物分析装置中实施的基板污染物分析方法,其特征在于,包括:再生处理步骤,为了再利用完成所述扫描的所述监控晶圆,在腔室中以至少包括酸系列或碱系列的化学品的溶液进行处理。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,所述再生处理步骤,对所述监控晶圆的两面喷射所述溶液来实施。

本发明的一样态的基板污染物分析装置,作为接受引入的分析对象基板并进行气相沉积之后,将利用扫描溶液扫描所述分析对象基板的样品溶液通过流路从所述扫描喷嘴移送到分析器为止以通过所述分析器进行分析的基板污染物分析装置,其特征在于,包括:扫描溶液自动制造部,自动混合去离子水及中心供给化学品而制造所述扫描溶液,将所述制造的扫描溶液通过流路移送到所述分析器以至少验证所述制造的扫描溶液是否污染。

根据所述基板污染物分析装置,其特征在于,所述扫描溶液自动制造部包括:扫描溶液容器,临时储存制造的扫描溶液;阀及流量调节器,分别位于供给所述去离子水及中心供给化学品的线路与所述扫描溶液容器之间。

根据所述基板污染物分析装置,其特征在于,还包括:阀,位于供给所述中心供给化学品的线路与排水管之间,时常排出或周期性排出所述中心供给化学品以防止因停滞造成的污染。

本发明的一样态的基板污染物分析方法,作为接受引入的分析对象基板并进行气相沉积之后,将利用扫描溶液扫描所述分析对象基板的样品溶液通过流路从所述扫描喷嘴移送到分析器为止以通过所述分析器进行分析的基板污染物分析装置中实施的基板污染物分析方法,其特征在于,包括:第一步骤,自动混合去离子水及中心供给化学品来制造所述扫描溶液并储存到容器;第二步骤,将所述制造的扫描溶液通过流路从所述容器移送到所述分析器以至少验证所述制造的扫描溶液是否污染。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,还包括:第三步骤,在实施所述第一步骤之前,相同地利用用于制造所述扫描溶液的去离子水及中心供给化学品来清洗所述容器之后向排水管排出。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,至少将所述中心供给化学品通过排水管时常排出或周期性排出以防止因所述中心供给化学品的停滞造成的污染。

本发明的一样态的基板污染物分析装置,作为从半导体基板利用喷嘴吸入包括污染物的样品溶液并将所述样品溶液通过流路从所述喷嘴移送到分析器以通过所述分析器进行分析的基板污染物分析装置,其特征在于,包括:蚀刻溶液制造部,自动制造用于所述半导体基板的基体的总体蚀刻或点蚀刻的蚀刻溶液,所述蚀刻溶液制造部包括:蚀刻溶液容器,储存制造的蚀刻溶液;定量泵,依次吸入用于制造所述蚀刻溶液的两种以上的化学品及去离子水之后,通过所述蚀刻溶液容器排出,从所述蚀刻溶液容器通过流路供给到用于所述总体蚀刻的腔室或用于所述点蚀刻的喷嘴。

根据所述基板污染物分析装置,其特征在于,所述两种以上的化学品包括氢氟酸及硝酸。

本发明的一样态的基板污染物分析方法,作为从半导体基板利用喷嘴吸入包括污染物的样品溶液并将所述样品溶液通过流路从所述喷嘴移送到分析器以通过所述分析器进行分析的基板污染物分析装置中实施的基板污染物分析方法,其特征在于,包括:蚀刻溶液自动制造过程,自动制造用于所述半导体基板的基体的总体蚀刻或点蚀刻的蚀刻溶液,所述蚀刻溶液自动制造过程反复实施依次吸入用于制造所述蚀刻溶液的两种以上的化学品及去离子水之后向蚀刻溶液容器排出的过程,将所述制造的蚀刻溶液从所述蚀刻溶液容器通过流路供给到用于所述总体蚀刻的腔室或用于所述点蚀刻的喷嘴。

根据所述基板污染物分析方法,其特征在于,在反复实施所述吸入及排出之间,用惰性气体净化所述吸入及排出所使用的流路的部分或整体。

技术效果

根据本发明的一个样态,其效果在于,可按照样品溶液到达样品管来感测并装载,能够正确装载样品溶液且防止样品溶液的损失,也可使用较少的样品溶液,能够从扫描喷嘴高速移动到样品管。

根据本发明的一个样态,其效果在于,即使出现无法将样品溶液引入分析器的情况,也能利用液体传感器的感测来检查样品溶液的移动。

根据本发明的一个样态,其效果在于,通过在样品管上简单地增设传感器,能够以样品管为中心确认试料的损失过程,无需人员的随时确认即可检查试料损失,以提高分析结果的可靠性并改善安全性。

根据本发明的一个样态,其效果在于,移送样品溶液时,能够利用液体传感器来将扫描喷嘴的样品溶液高速装载到样品管,因此能够缩短移送时间。

根据本发明的样态,其效果在于,即使扫描溶液中污染物的浓度产生颠簸,也能一并补充,从而能够在校准方面排除扫描溶液的摇晃。

根据本发明的一个样态,其效果在于,通过引入以简单的程序实施的敏感性检查过程,无需经常实施需要消耗较多时间的校准过程。

根据本发明的一个样态,其效果在于,通过自动实施自行验证(self validation)功能,能够容易地排除基板污染物分析装置及方法中的记忆效应(memory effect),从而提高基板污染物分析结果的可靠性。

根据本发明的一个样态,其效果在于,能够再利用废弃的现有监控晶圆,大幅减少监控晶圆的费用。

根据本发明的一个样态,其效果在于,基板污染物分析装置及方法中能够防止安全事故及药液污染,保证已制造的扫描溶液的品质。

根据本发明的一个样态,其效果在于,基板制造工艺中能够进行In-Line监控,以封闭抽样系统(Closed Sampling System)运营而不存在化学品取放上的安全问题及交叉污染(Cross Contamination)问题,能够实时或迅速地应对。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施例的基板污染物分析装置的整体结构的平面图。

图2是模式化地示出本发明的一个实施例的基板污染物分析装置中用于供给及移送扫描溶液、样品溶液、标准溶液及蚀刻液等的流路及阀等的图。

图3是示出设置样品管及液体传感器的例子的图,图3的(a)是杆状样品管上设置有液体传感器的例子,图3的(b)是环状样品管上设置有液体传感器的例子。

图4是示出本发明的一个实施例的敏感性检查过程的流程图。

图5是示出用于说明本发明的一个实施例的自行验证过程的流程图。

图6是本发明的一个实施例的再生单元的剖视图。

图7是示出本发明的一个实施例的扫描溶液制造部的模式图。

图8是示出本发明的一个实施例的蚀刻溶液制造部的模式图。

具体实施方式

参照附图来详细说明本发明的实施例,以使得本发明所属技术领域的普通技术人员能够容易地实施。但是,本发明并不限定于在此说明的实施例,而是能够被实施为多种不同的形态。并且,为了明确说明本发明,附图中省略了与说明无关的部分,整个说明书中,类似的部分使用类似的名称及附图标记。

术语的意思

本说明书中,“基板”包括半导体晶圆、LCD基板、OLED基板等,除非特别限定,“基板”并不仅仅是制造工艺中的开始状态,也可以是已形成氧化膜、多晶硅层、金属层、层间膜或元件中的一个以上的状态。

本说明书中,“扫描”包括对基板的整体或部分区域的扫描之外,还包括在基板的特定点上为了获取点深度剖面(Point Depth Profile)而向深度方向扫描的情况。

本说明书中,除了与其他记载互相冲突,“扫描溶液”是指为了扫描基板而被供给或用于供给到喷嘴的溶液,“样品溶液”是指用扫描溶液或用扫描溶液及点蚀刻溶液等扫描基板之后,污染物等被捕集的溶液。

基板污染物分析装置的整体结构及工作

图1是示出本发明的一个实施例的基板污染物分析装置的整体结构的平面图。

本发明的基板污染物分析装置包括装载口10、机器人20、对齐单元30、VPD单元40、扫描单元50、再生单元60及分析器70。

装载口10位于基板污染物分析装置的一侧,提供打开装有基板的盒子来将基板引入基板污染物分析装置的内部的通道。机器人20把持基板以在基板污染物分析装置的各构成组件之间自动移送基板,具体来说,在装载口10的盒子、对齐单元30、VPD单元40、扫描单元50及再生单元60之间移送基板。对齐单元30起到排列基板的功能,尤其,在扫描工作台51上载置基板之前,对齐基板的中心。

VPD单元40是对基板实施气相沉积(VPD:Vapor Phase Decomposition)的单元,其包括用于引入基板的引入口及门、工艺腔室、具备于工艺腔室内部的装载板、真空吸盘及蚀刻气体喷射口等,通过气体状态的蚀刻剂蚀刻基板的表面或基体。

扫描单元50包括扫描工作台51及扫描模块52,扫描工作台51起到放置VPD单元40实施气相沉积的基板等并在放置基板的状态下使用扫描模块52扫描基板的过程中旋转基板的功能。扫描模块52具备于扫描工作台51的一侧,包括:扫描喷嘴53(参照图2),靠近基板并在含着扫描溶液的状态下扫描基板;扫描模块臂,以一端搭载着扫描喷嘴的状态,能够向如三轴方向等方向移动扫描喷嘴的位置。可具备一个或多个扫描喷嘴及扫描模块。扫描溶液通过流路供给至扫描单元50的扫描喷嘴,用供给的扫描溶液扫描基板后的样品溶液通过流路被移送到分析器70。

再生单元60为了再利用已完成扫描的基板而用包括酸系列或碱系列的化学品额溶液来处理基板,并包括用于引入基板的引入口及门、工艺腔室、工艺腔室内部具备的装载板、真空吸盘及喷射蚀刻液的喷嘴等,具体参照后述内容。

分析器70通过流路接收从扫描单元50的扫描喷嘴移送的样品溶液并进行分析,分析样品溶液中是否包括污染物、污染物的含量或污染物的浓度等。作为分析器70,优选使用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS:Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)。

同时,本发明的一个实施例的基板污染物分析装置包括用于扫描溶液及蚀刻溶液的自动制造、样品溶液的移送、分析器的自动校准、敏感性检查(Sensitivity Check),自验证(Self Validation)等的部分,这些部分主要设置于基板污染物分析装置的侧面或内部,对此参照后述。

下面关于基板污染物分析装置的整体结构的工作方法,以扫描并分析基板表面的污染物的情况为基准来进行概括说明。

机器人20通过装载口10来将需分析的基板引入VPD单元40的工艺腔室,VPD单元40利用蚀刻气体进行基板表面的气相沉积。据此,基板表面的氧化膜与蚀刻气体结合并以气体状态排出,包括在表面及氧化膜等中的金属原子等杂质以能够捕集的状态留在基板的表面。

接着,利用机器人20从VPD单元40取出基板,然后将其放置在扫描工作台51上。通过流路,从扫描溶液容器(Vessel)121(参照图2)移送扫描溶液到扫描喷嘴的前端,从而成为扫描溶液的前端与基板表面之间含有扫描溶液的液滴的状态。

并且,该状态下,同时进行扫描工作台51的旋转和扫描模块臂的位置控制来扫描基板,使得扫描喷嘴在基板上以螺旋形的轨迹移动,或者每当基板完成一次旋转时移动扫描喷嘴的位置,使得扫描喷嘴以多个同心圆的轨迹移动,以扫描基板。利用扫描喷嘴扫描基板后,扫描溶液将成为吸收金属原子等污染物质的样品溶液,完成扫描后,扫描喷嘴吸入样品溶液且通过流路将样品溶液从扫描喷嘴移送到分析器70,ICP-MS等分析器70分析移送的样品溶液。扫描溶液是包括如氢氟酸(HF)、过氧化氢(H2O2)及去离子水的溶液。

完成扫描的基板被机器人20从扫描工作台51引入再生单元60的工艺腔室内,由再生单元60用包括酸系列或碱系列的化学品的溶液来处理基板,从而基板能够被再利用,接着,机器人20从再生单元60的工艺腔室取出基板来重新搭载到装载口10的盒子中。

另外,被引入VPD单元40之前,从VPD单元40取出后移送到扫描工作台51之前,或者从扫描工作台51取出后移送到再生单元60之前,利用对齐单元30使基板对齐。

下面详细说明构成本发明的一个实施例的基板污染物分析装置及基板污染物分析方法的具体特征。

通过流路移送扫描溶液及样品溶液以及传感器感测

图2是模式化地示出本发明的一个实施例的基板污染物分析装置中用于供给及移送扫描溶液、样品溶液、标准溶液及蚀刻液等的流路及阀等的图。

样品管82,92,112是具有能够装载微量溶液的空间的管,样品管可以是杆状、螺旋状或环状等多种形状,例如,样品管也可以是样品环。

作为定量泵85,86,95,可以优选使用注射泵、隔膜泵、齿轮泵、活塞泵等精密度高的泵,泵87,96,116可以是定量泵或其他形态的泵,也可优选使用容量大的泵。

扫描溶液容器121的扫描溶液或点蚀刻液容器131的蚀刻溶液是通过后述的自动制造装置制造而被储存的。各溶液通过包括第三泵116、第三阀113、第四阀114及第五阀115的阀系统传递到扫描喷嘴53。

观察向扫描喷嘴53移送扫描溶液的过程,打开扫描溶液容器121和第三泵116之间的阀并利用第三泵116抽出规定的体积。由第三液体传感器111感测扫描溶液是否到达第三泵116前端的第三样品管112。

并且,关闭所述阀并打开第三阀113之后,利用第三泵116来将规定量的扫描溶液供给到扫描喷嘴53。另外,为了点基体蚀刻,可同时使用蚀刻溶液和扫描溶液,将蚀刻溶液和扫描溶液以交替方式或固定顺序供给到扫描喷嘴53。

为了完成定量性溶液传递,在泵的排出过程中或排出之后,利用空气或气体等进行辅助推动。试料移动距离通常在2~4m的范围,但也有例外。

另外,试料引入部100是向分析器70引入样品溶液、标准溶液、扫描溶液或去离子水等试料的装置,包括样品溶液引入部80及标准溶液引入部90。

转换阀81,91的两个口与样品管82,92结合,具有将溶液装载到样品管的装载部位和喷射装载的溶液的喷射部位,通过控制,可在装载部位与喷射部位之间进行转换。转换阀81,91可以是喷射阀(Injection Valve)或组合多个阀和流路形成的。优选地,转换阀81,91为六口喷射阀。

液体传感器83,93,111是感测液体的传感器,液体传感器可以是判断液体是否存在的光传感器或感测耦合电容的变化的近距离传感器。尤其,液体传感器83,93,111被设置为靠近或粘贴到样品管82,92,112,以感测样品管内的液体。

图3是示出设置样品管及液体传感器的例子的图,图3的(a)是杆状样品管上设置有液体传感器的例子,图3的(b)是环状样品管上设置有液体传感器的例子。

液体传感器83,93,111可设置在样品管82,92,112的中心或一侧,并且,可以设置两个以上的液体传感器。

样品溶液引入部80有选择地引入样品溶液或扫描溶液等,包括第一转换阀81、第一样品管82、第一液体传感器83、第一定量泵85、第二定量泵86、第一阀88及第二阀89等。

第一样品管82是具有能够装载被扫描喷嘴扫描的样品溶液的空间的管,设置有第一液体传感器83。

第一转换阀81的1号口及4号口与第一样品管82结合,至少具有在样品溶液或扫描溶液中主要将样品溶液装载到第一样品管82的装载部位,将装载的样品溶液喷射到分析器70处的喷射部位。

在样品溶液装载到第一样品管82时,样品溶液的前后包括气体区间,气体可以是空气或非活性气体,第一传感器83被设置在第一样品管82以区别感测气体区间与样品溶液。

样品溶液引入部80和标准溶液引入部90被设置在样品管82,92,利用区别感测气体区间和样品溶液的液体传感器83,93来感测样品溶液或标准溶液等的到达或移动。

在装载部位,第一液体传感器83感测到的结果为气体及液体的顺序时,判断为样品溶液从扫描喷嘴到达样品管82,在喷射部位,液体传感器83感测到的结果为液体及气体的顺序时,判断为样品溶液向分析器70处移动。

第一定量泵85主要在当转换阀81为装载部位时,将样品溶液装载到样品管81时使用,第二定量泵86主要在当转换阀81为喷射部位时,将装载的样品溶液用去离子水向分析器70处推动时使用。

下面具体说明样品溶液引入部80的工作。

基本状态下,第一转换阀81位于喷射部位,通过第一样品管82始终向分析器70供给去离子水,具有第一样品管82及流路的清洗效果。并且,从扫描喷嘴53到第一转换阀81之间的管处于充满空气或气体而不是液体的状态。

当扫描喷嘴53完成扫描之后,打开第一阀88并由第一转换阀81在装载部位根据第一定量泵85吸入试料,将扫描的样品溶液装载到位于扫描喷嘴53与分析器70之间的流路的中间的第一样品管82。与样品溶液的移动距离可以在2~4m的范围。

当样品溶液到达样品管时,利用第一液体传感器83感测来将第一转换阀81转换到喷射部位。第一液体传感器83感测到的结果为气体及液体的顺序时,判断为样品溶液从扫描喷嘴到达第一样品管82。

扫描喷嘴53与样品管82之间的流路处于充满空气或气体的状态,当样品溶液通过泵的工作而移动时,样品溶液的前后被空气或气体充满。这具有能够仅确认样品溶液的区间的优点。例如,样品溶液被引入第一样品管82之前,存在气体区域且第一样品管82的液体传感器显示off状态。此时,作为液体的样品溶液到达第一液体传感器83时,液体传感器的输出状态显示on状态,可将第一转换阀81转换到喷射部位以将样品溶液保管到第一样品管82内部,停止用于吸入的第一定量泵85。样品溶液的两端存在气体,为了准确测定,可增加传感器,从而设置多个。

若第一液体传感器83未感测到液体,则按照规定次数反复进行样品溶液的吸入过程。若通过该过程也未感测到液体,则判断为基板样品溶液的损失而发出警报。

根据本发明的一个实施例,能够感测样品溶液到达样品管来进行装载,由此能够进行样品溶液的准确装载,防止样品溶液的损失,可使用较少的样品溶液,能够从扫描喷嘴高速移动到样品管为止。

接着,将第一转换阀80从装载部位转换到喷射部位,将装载到第一样品管82的样品溶液喷射到分析器处。此时,利用连接到第一转换阀81的第二定量泵86来将样品溶液供给到分析器70并以固定的流量供给。将喷射时装载的样品溶液用去离子水推动到分析器70处时,利用第二定量泵86。

当第一液体传感器83感测的结果为液体及气体的顺序时,判断为样品溶液向分析器70处移动。并且,若第一液体传感器83未感测到从液体变成气体,则判断为存在异常,并发出警报。

引入样品溶液时,因样品溶液的两端为气体,若样品溶液移动,则能够感测到第一液体传感器83的转换顺序为off状态-on状态-off状态,或转换顺序为on状态-off状态。样品溶液的移动是用第二定量泵86推动去离子水以实现整体的移动,以样品溶液-气体-去离子水的顺序被引入分析器。

根据本发明的一个实施例,即使存在样品溶液未被引入分析器70的情况,也具有利用第一液体传感器83的感测来检查样品溶液的移动的效果。并且,向分析器70发出分析命令并确认分析结果。

在晶圆的试料被传递到分析器的过程中,可以存在多种试料损失的过程。扫描过程中,可能出现试料损失(试料因晶圆的特征而脱离喷嘴向晶圆表面泄漏,试料向样品管移动的过程中因泵等的异常而出现试料损失,从样品管向分析器移动的过程中,因泵或试料引入装置的异常而损失。

与此相反,根据本发明的一个实施例,通过在样品管上简单地增加传感器,具有能够以样品管为中心确认试料的损失过程的效果。在自动化设备中,无需人员随时确认即可检查试料损失,具有能够提高分析结果的可靠性并改善安全性的效果。

样品溶液的喷射及清洗的并行

在第一转换阀81的喷射部位,在将样品溶液喷射到分析器70处的同时,至少清洗从扫描喷嘴53到第一转换阀81为止的流路。

根据本发明的一个实施例,包括:第一步骤,将扫描的样品溶液装载到置于流路中间的第一样品管82;及第二步骤,将被装载到第一样品管82的样品溶液喷射到分析器70处,并且,与进行第二步骤的同时,至少清洗从扫描喷嘴53到第一样品管82的前面为止的区间。

并且,完成样品溶液的喷射之后,根据推动的去离子水,从第一转换阀81到分析器70为止的流路也自然被清洗。被清洗的路径包括从扫描喷嘴53到分析器70为止的试料移动路径及扫描喷嘴53本身。

清洗是通过将扫描喷嘴53放入喷嘴清洗容器54之后利用泵吸入来实施。具体来说,向时常溢流(overflow)而维持清洁(clean)状态的喷嘴清洗容器54放入扫描喷嘴53之后,利用第一转换阀81和第一泵87按照规定时间或反复地连续吸入去离子水或清洗溶液来进行清洗。

此时,为了增加清洗效率并缩短清洗时间,可用清洗溶液引入药液(HF、HF+H2O2、HNO3、HCl等),最好使用泵容量大的第一泵87。

具备用于将样品溶液装载到第一样品管82的第一定量泵85和用于清洗的第一泵87,第一定量泵85和第一泵87连接到第一转换阀81的相同口(6号口),第一泵87的容量大于第一定量泵85的容量。样品溶液的装载和清洗使用不同的泵,清洗时利用吸入速度更大的泵。

扫描喷嘴530的清洗可以仅使用去离子水,也可引入药液。可在一个容器中连续进行,也可区分为去离子水用和药液用来进行。

为了缩短整体工艺时间,清洗可在喷射过程中一并进行。通常,如ICP-MS等分析器70需要用缓慢的速度引入试料,若快速引入试料,则会造成严重的试料浪费,举例来说,分析器70以0.1ml/分钟的速度引入试料。那么,将第一样品管82的样品溶液喷射到分析器70需要相当多的时间,本发明的一实施例可利用这一点,在喷射时间内清洗从扫描喷嘴53到第一转换阀81为止的流路。

假设无法同时清洗,根据本发明的一个实施例,能够缩短数分钟乃至数十秒的时间,能够利用液体传感器来将扫描喷嘴53的样品溶液高速装载到样品管,因此也具有缩短移送时间的效果。

接着,清洗后,扫描喷嘴53上升到喷嘴清洗容器54的上部,在该状态下继续进行泵吸。于是,从扫描喷嘴53到第一转换阀81及第一泵87为止的管以充满气体而不是液体的状态存在。

清洗之后,重新实施将样品溶液装载到第一样品管82等过程之前,至少向包括扫描喷嘴53到第一样品管82为止的区间的流路中填满空气或气体。之后,扫描喷嘴53返回喷嘴清洗容器54维持等待状态。

自动校准

本发明的一个实施例作为将从分析对象基板利用扫描喷嘴53吸入的样品溶液通过流路从扫描喷嘴53移送到分析器70为止的基板污染物分析装置,除了样品溶液引入部8之外,还可包括标准溶液引入部90,标准溶液引入部90利用T字管94结合到移送样品溶液的流路的中间而向流路引入用于校准的标准溶液。

本发明的一个实施例的试料引入部100包括:样品溶液引入部80,装载样品溶液之后,将样品溶液喷射到分析器70处;准溶液引入部90,利用T字管94结合到样品溶液引入部80与分析器70之间的流路而引入用于校准的标准溶液。

标准溶液引入部90包括第二转换阀91、第二样品管92、第二液体传感器93、第三定量泵95及第二泵96,第二样品环92具有装载标准溶液的空间,第二转换阀91与第二样品管92结合,至少具有将标准溶液装载到第二样品管92的装载部位何将装载的标准溶液喷射到T字管94处的喷射部位的阀。第二转换阀91可以是6口喷射阀。

第二转换阀91包括:与第二样品管92结合的第一口及第四口;与供给标准溶液的流路结合的第三口;与吸入标准溶液的吸入泵即第二泵96结合的第二口;连接到T字管94的第五口;供给用于推动标准溶液的去离子水的第六口。

并且,当第二转换阀91装载标准溶液时,第一口与第二口之间,第三口与第四口之间,及第五口与第六口之间被连接,当喷射标准溶液时,第六口与第一口之间,第二口与第三口之间,及第四口与第五口之间被连接。

根据本发明的一个实施例,利用试料引入部100,按照规定的比例对样品溶液与标准溶液的稀释比例进行多种调整,引入分析器70的同时自动进行校准。

平常,第一转换阀81位于喷射部位而去离子水时常通过第一样品环81被引入分析器70,这具有时常清洗的意思。

另外,进行校准时,第三定量泵93用去离子水推动已装载的标准溶液,之后,从T字管94到第三定量泵95的流路由去离子水填满,完成校准之后返回装载部位时也能维持该状态。第二转换阀91平常位于装载部位(图2的状态),从T字管94到第三定量泵95的流路由去离子水填满,因此通过样品溶液引入部80等进行样品溶液的分析时,标准溶液沿T字管94混入到样品溶液而进入分析器70,从而不对分析结果造成影响。

至少当样品溶液通过T字管94被移送时,至少从T字管94到第二转换阀91之间的流路由去离子水填满,由此避免样品溶液因T字管94而受到标准溶液的影响。

在第二转换泵91的装载部位,可按照规定时间或进行校准之前,将标准溶液流掉,在喷射部位,利用第三定量泵95用去离子水推动装载的标准溶液。

根据本发明的一个实施例,样品溶液引入部90包括去离子水载体部88,在将样品溶液喷射到分析器70处时,用去离子水推动样品溶液,为了校准而稀释标准溶液时,也利用去离子水载体部88。

下面说明本发明的一个实施例的基板污染物分析装置利用试料引入部100自动校准分析器70的过程。

用分析器分析的对象是来自扫描溶液的样品溶液,因此优选地,校准时也用扫描溶液稀释标准溶液来进行校准。

根据本发明的一个实施例,用扫描溶液稀释标准溶液来进行分析。本发明的一个实施例的试料引入部100包括用于引入原来的样品溶液的样品溶液引入部80,用标准溶液对分析器进行校准时,样品溶液引入部80引入扫描溶液而非样品溶液,从而稀释标准溶液。用扫描溶液稀释标准溶液时,关闭第一阀88并打开第二阀89,直接利用样品溶液引入部80的结构,从扫描溶液容器121直接引入用于稀释的扫描溶液。

另外,扫描溶液在被制造或取放过程中,包括的极微量污染物的浓度会产生变化,作为解决这种问题的方法,本发明的另一实施例中,使用以去离子水替代扫描溶液来稀释标准溶液,利用扫描溶液的测定结果进行补正的方法。

根据本发明的一个样态,对至少一种以上的标准溶液,用去离子水实时稀释标准溶液并移送到分析器70进行分析,并且,将用于扫描的扫描溶液移送到分析器70进行分析。

根据本发明的一个实施例,可以以去离子水分析→标准溶液浓度1分析→标准溶液浓度2分析→..→标准溶液浓度N分析→扫描溶液分析等的顺序进行,分析标准溶液时,以低浓度到高浓度的顺序进行测定并分析,能够降低流路中因金属原子等的沉淀而可能发生的记忆效应。

首先,使第一转换阀81位于喷射部位,将去离子水引入分析器70,利用第二定量泵86以规定的流量将去离子水供给到分析器70,分析器70分析去离子水而得出去离子水的分析结果。

然后,使第二转换阀91位于装载部位,利用第二泵96将标准溶液装入第二样品管92。必要时,可通过第二样品环92抽吸标准溶液规定时间以上,从而实施对第二样品环92的清洗之后,再装入第二样品管92。

并且,利用第二液体传感器93感测到标准溶液的到达之后,或者不利用第二液体传感器93而经过一定时间之后,将第二转换阀91转换到喷射部位。其中,装载部位是能够引入标准溶液的连接状态,喷射部位是能够将标准溶液引入分析器的连接状态。

接着,利用连接到第一喷射阀81的第二定量泵86,将第一样品环82的去离子水引入分析器70的同时,利用连接到第二转换阀91的第三定量泵95来将第二样品环92的标准溶液引入分析器70。各溶液在中间的T字管94相遇并混合。混合或稀释比例由各泵的排放流量决定。

根据本发明的一个实施例,为了实时稀释,去离子水及标准溶液被分别装载到不同的样品管之后,被不同的两个定量泵同时喷射而在T字管94混合,去离子水及标准溶液的稀释比例由不同的两个定量泵的排放流量决定。

并且,分析器70进行分析并保存对标准溶液浓度1的结果值,同时,对多种标准溶液浓度依次进行测定分析。如所述,调整排放流量来调整稀释比例。

对标准溶液的分析以多个不同的稀释浓度实施,用于获得校准曲线。对多种浓度,完成标准溶液的分析即可生成校准曲线,校准曲线表示分析器的输入与输出之间,或被引入的试料的浓度与分析器的输出值之间的关系。在此,“校准曲线”并不只是表示数学曲线,也可包括能够知道分析器的输入与输出之间,或被引入的试料的浓度与分析器的输出值之间的对应关系的映射表或映射函数等。

并且,按照各试料中的元素制作的校准曲线通常是直线性突出才具有可靠性。设定直线性判断基准值而未达到时,重新进行全部或部分校准,从而当满足设定值时才能正常处理。

并且,基板污染物分析装置用分析器70分析扫描溶液。将扫描溶液填充到第一转换阀81的第一样品管82,不通过扫描喷嘴53而在第一转换阀81的装载部位利用第一泵87向第一样品环82填满,此时,关闭第一阀88且打开第二阀89。

并且,利用第一定量泵85,以规定的流量用去离子水将扫描溶液推向分析器,分析器70进行分析来获得扫描溶液的分析结果。

对扫描溶液的分析结果,当金属原子等污染物低于极微量浓度设定值时,直接适用对标准溶液的分析结果,能够用于以后分析样品溶液。

并且,作为其他方法,当扫描溶液的分析结果为低于极微量浓度设定值时,处理为正常,通过对扫描溶液的分析结果补正对标准溶液的分析结果而用于分析样品溶液。根据对扫描溶液的分析结果补正校准曲线,或者分析样品溶液时,可以从样品溶液的浓度减去根据扫描溶液的分析结果的扫描溶液的浓度。并且,当扫描溶液的分析结果为高于极微量浓度设定值时,重新进行测定,若还是异常状态时,可采取重新制造扫描溶液等措施。

扫描溶液在被制造或取放过程中包括的极微量污染物的浓度会产生变化,因此,用扫描溶液稀释时,标准溶液的分析结果中无法区分因扫描溶液引起的误差,但根据本发明的一个实施例,通过解决这种问题而即使扫描溶液中污染物的浓度产生变化,也能一并补正,因此在校准方面容易排出扫描溶液的摇晃。

敏感性检查(Sensitivity Check)

如所述,基板污染物分析装置通过自动校准,对标准溶液以多个不同的稀释浓度用分析器70进行分析以获得校准曲线,利用获得的校准曲线分析一系列样品溶液。

根据本发明的一个实施例,按照设定的周期或设定的时间,自动用分析器70测定标准溶液,判断测定的浓度值是否在设定范围以内以实施检查敏感度的敏感性检查步骤。

敏感性检查步骤以小于自动校准的实施频率的频率简单实施。并且,敏感性检查步骤中特定的浓度值超过设定范围的情况下,重新实施获得校准曲线的过程。

分析器70的分析敏感度根据时间而改变。据此通过测定敏感度状态来检查是否存在异常。当敏感度改变时,测定结果也会改变,从而降低分析结果的可靠性。

图4是示出本发明的一个实施例的敏感性检查过程的流程图。

首先,以特定比率稀释标准溶液或直接用分析器70测定(S10),分析器70的输出值或预想的浓度值是已知的。并且,判断测定的浓度值是否在设定范围以内(S12)。当判断结果浓度值超过设定范围时,重新实施自动校准过程(S14)以重新获取校准曲线,当浓度值不超过设定范围时,继续实施对下一个样品溶液等样品溶液的分析(S16)。当测定的浓度值在设定的偏差以内存在时,处理为正常而测定下一个样品,相反,超出设定的偏差而误差变大时,识别为敏感度的变化而重新实施校准过程。

并且,当超过设定的范围时,不立即实施分析器70的校准,只有对标准溶液实施规定次数以上的测定也仍超出设定范围时,才实施校准。

根据本发明的一个实施例,通过引入能够以简单的程序实施的敏感性检查过程,无需频繁实施时间消耗较多的校准过程。

自行验证(Self Validation)

当分析高浓度污染的试料,在与试料接触的喷嘴、流路及分析器等也会残留部分污染物。通常,各样品的分析之后实施相关部分的清洗作业,但高浓度污染试料有可能无法通过一次或规定次数的清洗来去除污染。

这样残留污染时,即使下一个样品的测定时其为干净的样品,也会被测定为存在污染成分。于是具有之前测定的样品残留的物质对新测定的样品的结果造成影响的记忆效应(memory effect)。如所述,记忆效应会对试料测定结果的可靠性造成问题。因此,根据本发明的一个实施例,自动实施自行验证(self validation)功能,以确认是否完全去除了记忆效应(memory effect)。

图5是示出用于说明本发明的一个实施例的自行验证过程的流程图。

按照通常的程序,将样品溶液移送到分析器进行分析(S20),每次分析之后,清洗从扫描喷嘴到分析器为止的流路(S22),这时,可以是利用去离子水的自动清洗。

根据本发明的一个实施例,增加了自行验证过程(S40),判断移送的样品溶液是否为设定浓度值以上的高浓度(S24),不是高浓度样品时,实施对下一个样品溶液的分析。

但是,若为高浓度样品,用化学品清洗试料传递部分(S26),利用去离子水清洗的同时,将去离子水移送到分析器进行分析(S28),判断去离子水的测定浓度值是否在设定范围以内(S30)。若在设定的范围以内,进行对下一个样品的分析,若超过设定范围,反复执行化学品清洗及去离子水分析过程,反复规定次数以上也仍超出设定范围,则发出警报。当自行验证步骤的实施结果为超出设定的范围时发出警报。

所述自行验证步骤判断是否为高浓度样品,但与是否是高浓度样品无关,可实施由去离子水分析等构成的自行验证。

根据本发明的一个实施例,通过自动实施自行验证(self validation)功能来容易地排除基板污染物分析装置及方法的记忆效应(memory effect),具有能够提高基板污染物分析结果的可靠性的效果。

监控晶圆的再生

基板污染物分析装置主要对半导体制造工艺中的监控晶圆进行气相沉积之后,利用扫描喷嘴,用分析器分析监控晶圆。基于现有ICP-MS等的晶圆的污染物分析伴随VPD等,因此被分类为破坏分析,实施分析后的晶元被废弃。

但是,根据本发明的一个实施例,为了再利用结束扫描的监控晶圆,至少利用再生单元60来处理为包括酸系列或碱系列的化学品的溶液。酸系列的化学品包括氢氟酸及过氧化氢,碱系列的化学品包括氢氧化铵及过氧化氢。

图6是本发明的一个实施例的再生单元的剖视图。

再生单元60包括上部喷嘴69(以分离状态示出),上部喷嘴安装部63,下部喷嘴64,晶圆装载板61,晶圆真空吸盘62,上部喷嘴旋转驱动部66,真空吸盘驱动部67及倾斜部65等。

上部喷嘴69(以分离状态示出)被安装到上部喷嘴安装部63,将所述溶液喷射到监控晶圆的上部面,上部喷嘴旋转驱动部66驱动上部喷嘴旋转。下部喷嘴64将所述溶液喷射到监控晶圆的下部面,被下部喷嘴旋转驱动部68驱动而旋转。再生单元60通过具备于上部及下部的喷嘴来处理监控晶圆的两面。

并且,再生单元60包括腔室,腔室的内侧底部包括向一侧倾斜的倾斜部65,有助于处理之后排出所述溶液。

根据本发明的一个实施例包括为了再利用结束扫描的监控晶圆而在腔室中用至少包括酸系列或碱系列的化学品的溶液进行处理的再生处理步骤,再生处理步骤通过所述溶液的喷射而对监控晶圆的两面实施。

详细观察再生单元的处理过程,将监控晶圆引入工艺腔室并安放在上升的晶圆装载板61之后,晶圆装载板61下降且门被关闭。并且,上部喷嘴移动到晶圆中心并喷射药液,晶圆以低速旋转,上部喷嘴也以限定的角度旋转。通过上部喷嘴均匀喷射药液之后,对晶圆下部也实施类似的药液喷射。

并且,利用去离子水来对晶圆上部及下部进行冲洗(Rinse),使晶圆以高速旋转,喷射氮气来实施干燥,结束干燥后,晶圆装载板上升且门被打开,然后引出晶元。

根据本发明的一个实施例,能够再利用现有的废弃的监控晶圆,因此能够大幅降低监控晶圆的费用。

扫描溶液等药液的自动制造

根据现有的基板污染物分析装置,各工艺所使用的药液是由作业者直接制造或购买制造的产品。因此存在作业者需要周期性地补充或更换药液的不便。

并且,在这样制造及更换药液等过程中,可能会引发安全事故,作业过程中发生部分试料的污染而大大降低测定结果的可靠性。本发明的装置是分析极微量污染的装置,因此允许的污染程度的标准非常低,可能会因细小的不注意或作业环境上的污染源而无法满足许可污染标准或无法达到基准浓度的可能性较高。

图7是示出本发明的一个实施例的扫描溶液制造部的模式图。

扫描溶液制造部自动混合去离子水及中心供给化学品来制造扫描溶液,

扫描溶液制造部包括扫描溶液容器121,多个阀125a~125i,多个流量调节器122~124及泵127。扫描溶液容器121(与图2的121相同)是临时储存制造的扫描溶液的容器。

阀及流量调节器位于供给去离子水(DIW)及中心供给化学品Chem1,Chem2的线路与扫描溶液容器121之间,以及供给去离子水(DIW)及中心供给化学品Chem1,Chem2的线路与排水管128之间,扫描溶液容器121与排水管128之间等。尤其,阀125f,125g,125g位于供给中心供给化学品的线路与排水管之间以排出或周期性地排出中心供给化学品,从而防止由中心供给化学品的停滞导致的污染。

并且,本发明的一个实施例的特征在于,通过流路向分析器移送储存在扫描溶液容器121的扫描溶液,至少用于验证制造的扫描溶液是否污染。

下面说明扫描溶液的自动制造及验证过程。

药液可被泵或中心供给系统供给,关于药液的体积,使用流量调节器122,123,124或定量泵(未图示)等将规定体积供给到扫描溶液容器121。药液供给通过按顺序或同时供给需混合的药液,打开相关阀来引入。

首先,利用用于制造扫描溶液的去离子水及中心供给化学品来清洗扫描溶液容器121,之后向排水管排出。具体而言,关闭阀125f并打开阀125c的状态下,利用流量调节器124调节流量以将去离子水引入扫描溶液容器121,与此相同地,在规定时间之后,将第一中心供给化学品(HF)及第二中心供给化学品(H2O2)以相同的方法引入,并为了定准最终体积而调整流量和阀的打开时间。

为了腔室清洗而等待一定时间之后,打开阀125i并利用泵127或气体加压来将扫描溶液容器121的溶液排出到排水管128,这种过程可省略或反复。

并且,自动混合去离子水及中心供给化学品来制造扫描溶液并将其储存在容器。扫描溶液的制造过程与为了清洗所述容器而填满去离子水及中心供给化学品的过程相同,但浓度等的调整可以不同。

并且,通过流路将制造的扫描溶液从扫描溶液容器121移送到分析器70,至少验证制造的扫描溶液是否污染。此时,利用阀89(图2),转换阀81及样品管82等移送到分析器70来进行分析,这种过程可与校准过程中分析扫描溶液的过程相同。并且,当测定的结果为极微量设定值以上时,判断为被污染而按照设定次数反复进行制造及分析等,若反复之后也在设定值以上,则发出警报。

根据本发明的一个实施例,基板污染物分析装置及方法具有防止安全事故及药液污染并保障制造的扫描溶液的品质的效果。

并且,扫描溶液制造部向排水管周期性地排出中心供给化学品,以防止中心供给化学品的停滞导致的污染。当药液停滞时,会自发产生污染,尤其,污染可能会因细菌等生物体诱发,但本发明的一个实施例的扫描溶液制造部能够提前预防因药液停滞导致的污染。

为了使药液供给变得顺畅,扫描溶液容器121可连接排气,可利用泵127或气体加压来将扫描溶液容器121中存在的药液通过排水管128去除,也可利用去离子水清洗。并且,可在扫描溶液容器121上设置药液水平传感器126a,126b,当药液不足时自动地重新制造或制造过多时,为了安全而中断作业。

图8是示出本发明的一个实施例的蚀刻溶液制造部的模式图。

蚀刻溶液制造部自动制造用于半导体基板的基体的总体蚀刻或点蚀刻的蚀刻溶液,蚀刻溶液制造部包括供给化学品的化学品供给容器133,134,点蚀刻液容器131,基体蚀刻液容器132,多个阀136a~136g及定量泵135。

点蚀刻液容器131储存为了分析基板的点深度剖面(Point Depth Profile)而用于基板的点蚀刻的蚀刻液,是向扫描喷嘴53供给蚀刻液的蚀刻溶液容器。基体蚀刻液容器132是储存用于从VPD单元到基板的基体的蚀刻及基体的扫描分析的蚀刻液的蚀刻溶液容器。

定量泵135依次吸入用于制造蚀刻溶液的两种以上的化学品及去离子水之后,向点蚀刻液容器131或基体蚀刻液容器132的蚀刻溶液容器排出。并且,蚀刻液被变换成气体状态或液体状态而通过流路从蚀刻溶液容器131,132被供给到用于总体蚀刻的腔室或用于点蚀刻的喷嘴,使用的化学品优选包括氢氟酸(HF)及硝酸(HNO3)。

下面说明本发明的一个实施例的蚀刻溶液制造部中制造蚀刻溶液的蚀刻溶液自动制造过程。

制造过程是自动制造用于半导体基板的基体的总体蚀刻或点蚀刻的蚀刻溶液的过程,依次吸入用于制造蚀刻溶液的两种以上的化学品及去离子水之后,反复实施向蚀刻溶液容器排出的过程,制造的蚀刻溶液通过流路从蚀刻溶液容器供给到用于总体蚀刻的腔室或用于点蚀刻的喷嘴。

打开与第一化学品(HNO3)相关的阀136c,通过定量泵135吸入规定体积的第一化学品,关闭阀136c并打开与基体蚀刻液容器132连接的阀136e,利用定量泵135排出吸入的第一化学品。此时,因仅打开基体蚀刻液容器132的阀136e,药液供给至基体蚀刻液容器132。

第二化学品及去离子水等其他药液也根据规定的稀释比率以相同方法供给而制造,用于点蚀刻的药液也可通过相同方法制造。

并且,利用定量泵135反复进行吸入及排出的过程之间,用惰性气体来净化吸入及排出所使用的流路的部分或整体。为了向定量泵135的定量供给完整,利用N2等惰性气体完全去除或供给管等中残留的药液。

并且,向蚀刻液容器供给药液时,若产生压力,可通过排气装置来使供给顺畅,可利用泵或气体加压来将蚀刻液容器中存在的药液通过排水管去除,可利用去离子水清洗。蚀刻液容器上可设置药液水平传感器137a,137b,138a,138b,当药液不足时,可自动重新制造,当制造过多时,为了安全而中断作业,供给化学品的化学品供给容器133,134也设有化学品水平传感器139a,139b,当化学品的标准在规定以下时发出警报。

本发明的一个实施例的基板污染物分析装置及方法能够完全能够自动实施分析所需的扫描溶液及蚀刻液等的化学品制造、向扫描喷嘴的供给、扫描后样品溶液的移送等,能够通过单一装置自动实施化学品的品质保持及补充、分析器的校准、敏感度的保持、性能的维持、流路的清洗、监控晶圆的再利用等。

现有基板污染物分析装置存在因作业者的手动作业导致的应对延迟、化学品取放上的安全问题、Cross Contamination问题等,但根据本发明的一个实施例的基板制造工艺,能够实现In-Line监控,以Closed Sampling System运营而不存在化学品取放上的安全问题及Cross Contamination问题,能够实时或迅速地应对。

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