分析装置及分析方法与流程

1.本发明涉及一种利用激光烧蚀电感耦合等离子体质谱法(la-icp-ms)分析半导体基板的表面上的缺陷的分析装置及分析方法。


背景技术：

2.目前，使用硅基板等半导体基板来制造各种半导体器件。若在半导体基板的表面存在异物等缺陷，则在制造半导体器件时晶体管的栅极的形成变得不充分，或者配线发生断线等，从而有时所制造的半导体器件成为不良品。如此，若在半导体基板的表面存在异物等缺陷，则对半导体器件的良率产生影响。
3.关于半导体基板的缺陷，例如能够利用专利文献1中所记载的评价硅晶圆的硅晶体内部的残留金属杂质的方法来进行评价。在专利文献1的评价硅晶圆的硅晶体内部的残留金属杂质的方法中，进行热处理，将硅晶体内部的金属杂质聚集到硅晶圆表面，之后，进行气相分解法电感耦合等离子体质谱分析(vpd-icp-ms)，测定聚集到硅晶圆表面的金属杂质的浓度。硅晶圆的表面缺陷数是使用kla corporation制造的surfscansp5来测定。
4.以往技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2019-195020号公报
7.专利文献2：日本特开2020-027920号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的技术课题
9.上述专利文献1的气相分解法电感耦合等离子体质谱分析会熔解掉硅晶圆，无法以非破坏方式评价半导体基板的缺陷。
10.作为以非破坏方式评价半导体基板的缺陷的方法，有专利文献2的晶圆的金属污染的评价方法。
11.在专利文献2的晶圆的金属污染的评价方法中记载有如下内容：作为异物检查装置，使用通过利用激光扫描晶圆表面并测定来自异物的光散射强度来检测异物的光散射方式的粒子计数器(例如，kla corporation制造的surfscansp5等)及通过检测来自晶圆表面的反射光的差来检测异物的共焦光学系统的激光显微镜(例如，lasertec corporation制造的magics等)。在专利文献2中记载有如下内容：基于在第1工序中所获取的坐标来进行亮点的sem(scanning electron microscope：扫描电子显微镜)观察，并根据通过电子束照射而产生的特性x射线来进行edx(energy dispersive x-ray spectroscopy：能量色散x射线光谱仪)分析。
12.在此，如上所述，当在半导体基板的表面存在异物等缺陷时，尤其是随着半导体器件的微细化及半导体器件的高集成化的进展，半导体基板的表面上的缺陷使半导体器件产生不良品，从而使良率变差的影响变大。因此，测定半导体基板的表面上的缺陷极为重要，
半导体基板的缺陷中微小异物的测定变得更加重要。然而，当在半导体基板的表面上的20nm左右的微小异物的分析中利用专利文献2中所记载的晶圆的金属污染的评价方法时，通过edx无法进行元素分析的可能性高。目前，期望能够进行半导体基板的表面上的20nm左右的微小异物的分析的评价方法。
13.本发明的目的在于提供一种能够分析半导体基板的表面上的更微小的缺陷的分析装置及分析方法。
14.用于解决技术课题的手段
15.为了达成上述目的，本发明的一方式提供一种分析装置，其使用半导体基板的表面上的缺陷的位置信息，其中，所述分析装置具有分析部，所述分析部根据缺陷在半导体基板的表面上的位置信息对半导体基板的表面上的缺陷照射激光，将通过照射而得到的分析试样利用载气(carrier gas)回收并进行电感耦合等离子体质谱分析。
16.本发明的一方式提供一种分析装置，其具有：表面缺陷测定装置，测定半导体基板的表面上的缺陷的有无，得到半导体基板的表面上的缺陷的位置信息；及质谱分析装置，根据由表面缺陷测定装置得到的缺陷在半导体基板的表面上的位置信息对半导体基板的表面上的缺陷照射激光，将通过照射而得到的分析试样利用载气回收并进行电感耦合等离子体质谱分析。
17.优选的是，表面缺陷测定装置具有存储位置信息的存储部。
18.优选的是，表面缺陷测定装置具有：入射部，使入射光入射到半导体基板的表面上；及受光部，接收通过半导体基板的表面上的缺陷而入射光被反射或散射从而放射的放射光。
19.本发明的一方式提供一种分析装置，其具有：表面缺陷测定部，测定半导体基板的表面上的缺陷的有无，关于半导体基板的表面上的缺陷，得到半导体基板的表面上的位置信息；及分析部，根据缺陷在半导体基板的表面上的位置信息对半导体基板的表面上的缺陷照射激光，将通过照射而得到的分析试样利用载气回收并进行电感耦合等离子体质谱分析。
20.优选的是，表面缺陷测定部具有存储位置信息的存储部。
21.优选的是，表面缺陷测定部具有：入射部，使入射光入射到半导体基板的表面上；及受光部，接收通过半导体基板的表面上的缺陷而入射光被反射或散射从而放射的放射光。
22.优选的是，具有收纳作为测定对象的半导体基板的容器部，在容器部内进行基于分析部的半导体基板的分析。
23.优选的是，具有：清洁气体(cleaning gas)供给部，向容器部内供给清洁气体；及流出部，使清洁气体从容器部内流出。
24.优选的是，具有：导入部，设置有收纳了作为测定对象的半导体基板的收纳容器；及输送装置，从导入部向表面缺陷测定部输送半导体基板。
25.本发明的一方式提供一种分析方法，其使用半导体基板的表面上的缺陷的位置信息，其中，所述分析方法具有如下工序：根据缺陷在半导体基板的表面上的位置信息对半导体基板的表面上的缺陷照射激光，将通过照射而得到的分析试样利用载气回收并进行电感耦合等离子体质谱分析。
26.本发明的一方式提供一种分析方法，其具有如下工序：测定半导体基板的表面上的缺陷的有无，关于半导体基板的表面上的缺陷，得到半导体基板的表面上的位置信息；及根据缺陷在半导体基板的表面上的位置信息对半导体基板的表面上的缺陷照射激光，将通过照射而得到的分析试样利用载气回收并进行电感耦合等离子体质谱分析。
27.优选的是，载气的水分量为0.00001体积ppm以上且0.1体积ppm以下。
28.优选的是，分析的工序在收纳作为测定对象的半导体基板的容器部内实施，在分析的工序之前具有使用清洁气体清洗容器部内的工序。
29.发明效果
30.根据本发明，能够分析半导体基板的表面上的更微小的缺陷。
附图说明
31.图1是表示本发明的实施方式的分析装置的第1例的示意图。
32.图2是表示本发明的实施方式的分析装置的第1例的分析单元的一例的示意图。
33.图3是说明本发明的实施方式的分析方法的第1例的示意剖视图。
34.图4是说明本发明的实施方式的分析方法的第1例的示意剖视图。
35.图5是表示本发明的实施方式的分析装置的第2例的示意图。
36.图6是表示本发明的实施方式的分析装置的第3例的示意图。
37.图7是表示本发明的实施方式的分析装置的分析部的变形例的示意图。
具体实施方式
38.以下，根据附图所示的优选实施方式对本发明的分析装置及分析方法进行详细说明。
39.另外，以下说明的图是用于说明本发明的例示性图，本发明并不限定于以下所示的图。
40.另外，以下表示数值范围的“～”包含两侧所记载的数值。例如，ε为数值εa～数值εb是指ε的范围为包含数值εa和数值εb的范围，若以数学符号表示，则为εa≤ε≤εb。
[0041]“以具体的数值表示的角度”、“平行”、“垂直”及“正交”等角度，若没有特别记载，则包含该技术领域中通常容许的误差范围。
[0042]
并且，“相同”是包含该技术领域中通常容许的误差范围。并且，“整个面”等包含该技术领域中一般容许的误差范围。
[0043]
[分析装置的第1例]
[0044]
图1是表示本发明的实施方式的分析装置的第1例的示意图，图2是表示本发明的实施方式的分析装置的第1例的分析单元的一例的示意图。
[0045]
图1所示的分析装置10具有在后面详细说明的表面缺陷测定部20和分析部30。分析装置10将半导体基板50作为测定对象而实施半导体基板50的表面50a上的缺陷的有无的测定和半导体基板50的表面50a上的缺陷的分析。
[0046]
分析装置10具有第1输送室12a、测定室12b、第2输送室12c及分析室12d，以第1输送室12a、测定室12b、第2输送室12c及分析室12d的顺序连续配置。第1输送室12a、测定室12b、第2输送室12c及分析室12d分别由壁12h划分，但设置有门扇(未图示)等，以便能够使
作为测定对象的半导体基板50移动，可以在使半导体基板50通过时打开门扇。
[0047]
在分析装置10中，将半导体基板50从分析装置10的外部输送到第1输送室12a，并从第1输送室12a输送到测定室12b，在测定室12b内测定半导体基板50的表面缺陷。接着，测定了表面缺陷的半导体基板50从测定室12b输送到第2输送室12c，进一步输送到分析室12d，通过分析部30并根据表面缺陷测定部20中的半导体基板50的表面50a上的缺陷的有无的测定结果来分析半导体基板50的表面缺陷。
[0048]
在分析装置10中，为了防止半导体基板50暴露于外部空气中，能够将第1输送室12a、测定室12b、第2输送室12c及分析室12d的内部设为特定的气氛。例如，可以设置真空泵，将第1输送室12a、测定室12b、第2输送室12c及分析室12d内部的气体排出而设为减压气氛。并且，可以向第1输送室12a、测定室12b、第2输送室12c及分析室12d的内部供给氮气等非活性气体而将内部设为非活性气体气氛。
[0049]
如上所述，第1输送室12a将从分析装置10的外部输送的半导体基板50输送到测定室12b。第1输送室12a在侧面设置有导入部12g。收纳容器13设置于导入部12g。为了保持与收纳容器13的气密，在导入部12g设置有密封部件(未图示)。
[0050]
收纳容器13例如在内部以搁架状配置并收纳有多个半导体基板50。半导体基板50例如为圆板状的基板。
[0051]
收纳容器13例如为foup(front opening unified pod：前开式晶圆传送盒)。通过使用收纳容器13，能够将半导体基板50以不暴露于外部空气而密闭的状态输送到分析装置10。由此，能够抑制半导体基板50的污染。
[0052]
在第1输送室12a中，在内部设置有输送装置14。输送装置14将收纳容器13内的半导体基板50从第1输送室12a输送到相邻的测定室12b。
[0053]
输送装置14只要能够将半导体基板50从收纳容器13内取出且输送到测定室12b的工作台22，则不受特别限定。
[0054]
图1所示的输送装置14具有夹持半导体基板50的外侧的输送臂15和驱动输送臂15的驱动部(未图示)。输送臂15安装于安装部14a，且围绕旋转轴c1旋转自如。另外，输送臂15只要能够保持并输送半导体基板50，则其结构不特别限定于夹持半导体基板50的外侧的结构，能够适当利用用于半导体晶圆的工艺之间的输送的结构。
[0055]
在输送装置14中，安装部14a能够沿高度方向v移动，输送臂15能够沿作为与旋转轴c1平行的方向的高度方向v移动。通过安装部14a沿高度方向v移动，能够改变输送臂15在高度方向v的位置。
[0056]
(表面缺陷测定部)
[0057]
如上所述，在测定室12b内测定半导体基板50的表面缺陷。在测定室12b的内部设置有表面缺陷测定部20。
[0058]
表面缺陷测定部20测定半导体基板50的表面50a上的缺陷的有无，关于半导体基板50的表面50a上的缺陷，得到半导体基板50的表面50a上的位置信息。
[0059]
表面缺陷测定部20具有载置半导体基板50的工作台22、使入射光ls入射到半导体基板50的表面50a上的入射部23及使入射光ls聚光到半导体基板50的表面50a的聚光透镜24。
[0060]
载置半导体基板50的工作台22围绕旋转轴c2旋转自如，并且能够改变半导体基板
50在高度方向v的位置，且能够改变在与高度方向v正交的方向h的位置。
[0061]
利用工作台22，能够改变半导体基板50的表面50a上的入射光ls的照射位置。由此，能够将入射光ls依次照射到半导体基板50的表面50a的特定区域或表面整个区域而进行半导体基板50的表面50a的异物等缺陷的检测。
[0062]
入射部23所照射的入射光ls的波长并不受特别限定。入射光ls例如为紫外光，但也可以为可见光或其他光。在此，紫外光是指小于400nm的波长区域的光，可见光是指400～800nm的波长区域的光。
[0063]
关于入射光ls的入射角度，将与半导体基板50的表面50a水平的所有方向设为0
°
，将与半导体基板50的表面50a垂直的方向设为90
°
。此时，若以最小0
°
至最大90
°
规定入射光ls的入射角度，则入射光ls的入射角度为0
°
以上且90
°
以下，优选为超过0
°
且小于90
°
。
[0064]
表面缺陷测定部20具有受光部，所述受光部接收通过入射光ls在半导体基板50的表面50a被反射或散射而放射的放射光。在图1所示的表面缺陷测定部20中，例如具有两个受光部25、26。当放射光被受光部25、26中的任一个接收时，认为具有半导体基板50的表面50a上的缺陷，当未产生放射光时，认为无半导体基板50的表面50a上的缺陷。如此，测定半导体基板50的表面50a上的缺陷的有无。
[0065]
受光部25配置于半导体基板50的周围。受光部26配置于半导体基板50的表面50a的上方。在半导体基板50的表面50a与受光部26之间设置有聚光透镜27。将由入射光ls产生的放射光利用聚光透镜27聚光到受光部26。利用聚光透镜27，能够使放射光高效率地聚光到受光部26。另外，受光部的数量并不限定于两个。在表面缺陷测定部20中，可以为受光部25和受光部26中任一个的结构，也可以为具有3个以上的受光部的结构。
[0066]
受光部25在低角度侧接收放射光。低角度侧的受光是指，以上述入射角度中的0
°
以上且80
°
以下的范围受光。
[0067]
受光部26在高角度侧接收放射光。高角度侧的受光是指，以上述入射角度中的超过80
°
且90
°
以下的范围受光。
[0068]
受光部25及受光部26例如由光电倍增管等光传感器构成。
[0069]
并且，受光部25及受光部26均能够接收非偏振光或偏振光。
[0070]
表面缺陷测定部20具有运算部28及存储部29。
[0071]
运算部28根据受光部25、26所接收到的放射光的信息来计算出检测到的缺陷的位置信息及缺陷的尺寸。缺陷的位置信息是指半导体基板50的表面50a上的缺陷的位置坐标的信息。关于位置坐标，例如预先设定多个半导体基板50中共同的基准位置之后将基准位置作为原点而设定。
[0072]
由受光部25、26接收通过入射部23所照射的入射光ls因半导体基板50的表面50a的缺陷被反射或散射而放射的放射光。在受光部25、26中，放射光被检测为亮点。在运算部28中，根据包含受光部25、26中由缺陷引起的放射光的信息的亮点的尺寸，根据标准粒子的尺寸计算出产生亮点的缺陷的尺寸即检测尺寸。根据标准粒子的尺寸的检测尺寸的计算通过市售的表面检查装置所具备的运算装置或公知的运算方法来进行。运算部28从控制部42获取入射光ls的照射位置的位置信息，例如根据受光部25、26中由缺陷引起的放射光的信息来得到半导体基板50的表面50a上的缺陷的位置信息及缺陷的尺寸信息。所得到的半导体基板50的表面50a上的缺陷的位置信息及缺陷的尺寸信息存储于存储部29。
[0073]
存储部29只要能够存储半导体基板50的表面50a的异物等缺陷的位置信息及尺寸信息，则不受特别限定，例如能够使用易失性存储器、非易失性存储器、硬盘或ssd(solid state drive：固态驱动器)的各种存储介质。
[0074]
在此，在表面缺陷测定部20中，由控制部42控制工作台22及入射部23。并且，运算部28也由控制部42控制。
[0075]
控制部42获取入射部23所照射的入射光ls在半导体基板50的表面50a上的位置信息。控制部42为了向半导体基板50的表面50a中未照射入射光ls的区域照射入射光ls而驱动工作台22并改变半导体基板50的表面50a的照射位置。
[0076]
在表面缺陷测定部20中，向半导体基板50的表面50a的整个区域照射入射光ls，例如根据两个受光部25、26所接收到的放射光的信息来得到各照射位置上的半导体基板50的表面50a上的缺陷的位置信息及缺陷的尺寸信息。由此，能够得到半导体基板50的表面50a整个面上的缺陷的位置信息及缺陷的尺寸信息。即，可得到半导体基板50的表面50a上的二维缺陷的位置信息和缺陷的尺寸信息。
[0077]
当通过表面缺陷测定部20进行测定时，测定室12b的气氛并不受特别限定，如上所述，可以为减压气氛，也可以为氮气气氛。
[0078]
另外，作为表面缺陷测定部20，例如能够使用表面检查装置(surfscansp5；kla corporation制造)。
[0079]
在第2输送室12c中，在内部设置有输送装置16。输送装置16将在测定室12b内由表面缺陷测定部20测定了表面缺陷的半导体基板50从测定室12b输送到分析室12d。
[0080]
输送装置16能够使用与上述输送装置14相同的结构的装置。输送装置16具有夹持半导体基板50的外侧的输送臂15和驱动输送臂15的驱动部(未图示)。输送臂15安装于安装部16a，且围绕旋转轴c1旋转自如。
[0081]
在输送装置16中，安装部16a能够沿高度方向v移动，且能够沿作为与旋转轴c1平行的方向的高度方向v移动。输送臂15通过安装有输送臂15的安装部16a沿高度方向v移动来改变高度方向v的位置。
[0082]
(分析部)
[0083]
分析室12d在内部设置有分析部30。分析部30使用la-icp-ms(laser ablation-inductively coupled plasma mass spectrometer：激光烧蚀电感耦合等离子体质谱仪)进行分析。
[0084]
icp-ms(inductively coupled plasma mass spectrometer：电感耦合等离子体质谱仪)利用通过电感耦合而生成的约10000℃的氩气的等离子体将液体试样中的元素离子化来进行质谱分析。la-icp-ms在激光烧蚀部(la部)中将激光照射到半导体基板50的表面50a的缺陷51，将通过照射而得到的分析试样利用载气导入到icp-ms部(电感耦合等离子体质谱分析部)并进行分析试样中所包含的元素的定量分析。
[0085]
分析部30具有载置半导体基板50的工作台32和收纳载置于工作台32的半导体基板50的容器部33。
[0086]
在容器部33上经由配管39连接有分析单元36。半导体基板50以整体收纳于容器部33的状态进行分析。载置半导体基板50的工作台32围绕旋转轴c3旋转自如，并且能够改变半导体基板50在高度方向v的位置，且能够改变在与高度方向v正交的方向h的位置。
[0087]
工作台32由控制部42控制。控制部42为了向半导体基板50的表面50a的缺陷51照射激光la而驱动工作台32并改变半导体基板50的表面50a上的照射位置。
[0088]
分析部30具有光源部34，所述光源部34向由表面缺陷测定部20测定的半导体基板50的表面50a上的缺陷51照射激光la。在光源部34与半导体基板50的表面50a之间设置有聚光透镜35，所述聚光透镜35将激光la聚光到半导体基板50的表面50a上的缺陷51。
[0089]
光源部34及聚光透镜35设置于容器部33的外部。在容器部33上设置有激光la能够透射的窗部(未图示)，以使激光la向内部透射。
[0090]
光源部34使用飞秒激光、纳秒激光、皮秒激光或阿秒激光等。作为飞秒激光，例如能够使用ti：蓝宝石(sapphire)激光。
[0091]
分析部30具有将载气供给到容器部33内的载气供给部38。
[0092]
载气供给部38具有储存载气的储气瓶等气体供给源(未图示)、连接于气体供给源的调节器(压力调整器)及控制载气的供给量的调整阀(未图示)。例如，调节器和调整阀由软管(tube)连接，调整阀和容器部33由管(pipe)连接。载气例如使用氦气或氩气。
[0093]
并且，分析部30具有将清洁气体供给到容器部33内的清洁气体供给部40。清洁气体供给部40具有储存清洁气体的储气瓶等气体供给源(未图示)、连接于气体供给源的调节器(压力调整器)及控制清洁气体的供给量的调整阀(未图示)。例如，调节器和调整阀由软管连接，调整阀和容器部33由管连接。清洁气体例如使用氦气或氩气。
[0094]
并且，在容器部33设置有使清洁气体从容器部33内向外部流出的流出部41。流出部41例如由管和阀构成。通过打开阀，能够使清洁气体从容器部33内向外部流出。
[0095]
为了进行冲洗处理，在容器部33中可以设置加热器(未图示)。通过在将清洁气体供给到容器部33内的状态下利用加热器对容器部33内进行加热来去除容器部33内的例如被烧蚀的附着物等异物或吸附气体等。由此，能够提高容器部33内的清洁度，并能够抑制半导体基板50的污染。另外，加热器例如使用红外线灯或氙闪光灯。
[0096]
并且，冲洗处理中除了清洁气体以外，还能够使用载气。
[0097]
《分析单元》
[0098]
分析单元36利用上述icp-ms，向半导体基板50的表面50a上的缺陷51照射激光la，将通过照射而得到的分析试样利用载气回收并进行电感耦合等离子体质谱分析。另外，icp为电感耦合等离子体的缩写，在分析单元36中，利用通过高频电磁电感而维持的高温的等离子体使测定对象物离子化，并利用质谱分析装置检测该离子，由此测量原子种类及检测到的原子种类的浓度。
[0099]
例如，如图2所示，分析单元36具有产生将从配管39与载气一同导入的分析试样离子化的等离子体的等离子体炬44和具有位于该等离子体炬44的前端部附近的离子导入部的质谱分析部46。
[0100]
等离子体炬44例如成为3重管结构，从配管39导入载气。并且，等离子体形成用等离子体气体导入到等离子体炬44中。等离子体气体例如使用氩气。
[0101]
在等离子体炬44中设置有连接于高频电源(未图示)的高频线圈(未图示)，通过对该高频线圈例如施加27.12mhz或40.68mhz、1～2kw左右的高频电流而在等离子体炬44的内部形成等离子体。
[0102]
在质谱分析部46中，将由等离子体炬44产生的离子经由离子导入部导入到离子透
镜部46a及质谱仪部46b内。离子透镜部46a及质谱仪部46b内被真空泵(未图示)减压成等离子体炬44侧的离子透镜部46a成为低真空，质谱仪部46b成为高真空。
[0103]
离子透镜部46a设置有多个例如3个离子透镜47。离子透镜47将离子分离到质谱仪部46b。
[0104]
在质谱分析部46的离子透镜部46a内，利用离子透镜47分离上述等离子体的光和离子，并且仅使离子通过。
[0105]
质谱仪部46b按离子的每个质荷比分离离子并利用检测器49进行检测。质谱仪部46b具有静电场反射镜48和检测通过了离子透镜部46a的离子的检测器49。静电场反射镜48也被称为离子镜(ion mirror)，是利用静电场使带电粒子的飞行方向反转的装置。通过使用静电场反射镜48，能够使在相同的质荷比下具有不同的动能的带电粒子在时间轴上收敛，并在大致相同的时间内到达检测器49。利用静电场反射镜48，能够补偿误差，并改善质量分辨率(mass resolution)。静电场反射镜48能够使用用于飞行时间质谱仪(tof-ms)的公知的静电场反射镜。
[0106]
检测器49只要能够检测离子并确定元素，则不受特别限定，能够使用用于飞行时间质谱仪(tof-ms)的公知的检测器。
[0107]
利用分析单元36，例如能够将检测元素离子的信号(未图示)按每个时间显示为图表(未图示)。检测元素的浓度与信号强度对应。
[0108]
如图1所示，分析装置10具有控制部42，利用控制部42根据存储于表面缺陷测定部20的存储部29的、上述检测到的半导体基板50的表面50a的异物等缺陷的位置信息及尺寸信息来驱动分析部30的工作台32，或者改变激光la的照射位置而向半导体基板50的表面50a上的缺陷51照射激光la。由此，分析半导体基板50的表面50a上的缺陷51。
[0109]
并且，分析装置10通过设为下述结构，能够抑制半导体基板50的表面50a的污染，该结构为能够在将半导体基板50整体收纳于容器部33内的状态下进行基于分析部30的电感耦合等离子体质谱分析的结构。
[0110]
在分析装置10中，在不同的系统中供给了载气和清洁气体，但并不限定于此，由于载气和清洁气体的供给时刻不同，因此也可以共用一个配置来供给到容器部33。例如，可以设为不设置清洁气体供给部40，而仅设置载气供给部38的结构。
[0111]
并且，载气的水分量优选为0.00001体积ppm以上且0.1体积ppm以下。
[0112]
若载气的水分量为0.00001体积ppm以上且0.1体积ppm以下，能够减少在容器部33内分析中的半导体基板50的表面50a的污染。例如，在载气的水分量多的情况下，杂质溶出于附着在载气的配管表面或容器部33的内表面的微量水分中，有时因这些再次附着到半导体基板50上而缺陷数增加，但若载气的水分量在上述范围内，则可抑制这些。
[0113]
并且，在水分量少的情况下，在载气通过半导体基板50附近时，容易导致半导体基板50的表面50a带电。其结果，容易将漂浮在容器部33内的带电的粒子吸引到半导体基板50的表面50a，或者将输送系统中的输送时在附近漂浮的粒子引诱到半导体基板50的表面50a。并且，容易发生经激光烧蚀的结果产生的产物的再次附着，但若载气的水分量在上述范围内，则可抑制这些。
[0114]
载气中所包含的水分量能够使用大气压离子化质谱仪(api-ms：atmospheric pressure lonization mass spectrometer)来测定。更具体而言，载气中所包含的水分量
例如能够使用nippon api co.，ltd.制造来测定。
[0115]
水分量的制备方法并不受特别限制，通过进行去除原料气体中所包含的水(水蒸气)并进行制备的气体纯化工序来实现。尤其，通过调整纯化次数或过滤器，能够调整载气中所包含的水分量。
[0116]
另外，作为载气的流量，优选为1.69
×
10-3
～1.69pa
·
m3/sec(1～1000sccm(standard cubic centimeter per minute：标准立方厘米/分钟))。
[0117]
[分析方法的第1例]
[0118]
分析方法具有如下工序：测定半导体基板的表面上的缺陷的有无，得到半导体基板的表面上的缺陷在半导体基板上的位置信息；及根据缺陷在半导体基板上的位置信息对半导体基板的表面上的缺陷照射激光，将通过照射而得到的分析试样利用载气回收并进行电感耦合等离子体质谱分析。对分析方法进行具体说明。
[0119]
图3是说明本发明的实施方式的分析方法的第1例的示意图，图4是说明本发明的实施方式的分析方法的第1例的示意剖视图。
[0120]
另外，在图3及图4中，对与图1所示的分析装置10相同的结构物标注相同符号，并省略其详细说明。
[0121]
在分析方法中，例如将收纳有多个半导体基板50的收纳容器13(参考图1)与图1所示的分析装置10的第1输送室12a的侧面的导入部12g连接。打开收纳容器13的盖子，使其成为从收纳容器13取出半导体基板50的状态。
[0122]
接着，使用第1输送室12a的输送装置14从收纳容器13内取出半导体基板50，向测定室12b的工作台22输送半导体基板50。通过将半导体基板50从上述收纳容器13内输送到测定室12b的工作台22的工序，即使从分析装置10的外部输送半导体基板50，也可以抑制半导体基板50的污染。能够在半导体基板50的污染得到抑制的状态下，利用表面缺陷测定部20测定半导体基板50的表面缺陷。
[0123]
接着，在测定室12b内，利用表面缺陷测定部20测定半导体基板50的表面缺陷。由此，检测半导体基板50的表面50a的异物等缺陷的位置信息及尺寸。例如，如图3所示，能够在半导体基板50的表面50a上表示出缺陷51。将在半导体基板50的表面50a上表示出缺陷51称为映射(mapping)。半导体基板50的表面50a上的缺陷51的位置信息及尺寸信息存储于存储部29。将半导体基板50的表面50a上的缺陷51的位置信息及尺寸信息称为映射信息。
[0124]
接着，利用图1所示的第2输送室12c的输送装置16将测定了表面缺陷的半导体基板50从测定室12b输送到分析室12d。
[0125]
接着，在分析室12d内，利用分析部30根据半导体基板50的表面50a上的缺陷51的位置信息及尺寸信息即映射信息来进行分析。如图4所示，分析在将半导体基板50整体收纳于容器部33内的状态且从载气供给部38向容器部33内供给了载气(未图示)的状态下实施。在进行分析时，根据映射信息确定缺陷51的位置，例如使用工作台32将半导体基板50移动至使缺陷51位于激光la的照射位置。
[0126]
接着，如图4所示，向半导体基板50的表面50a上的缺陷51照射激光la。通过向缺陷51照射激光la而得到的分析试样51a利用载气(未图示)经过配管39移动到分析单元36。利用载气移动的来自于缺陷51的分析试样51a在分析单元36中进行电感耦合等离子体质谱分析来确定缺陷51的元素。
[0127]
在分析方法中，优选在分析的工序之前具有使用清洁气体清洗容器部33内的工序。具体而言，清洗工序是在向容器部33内输送半导体基板50之前，向容器部33内供给清洁气体，使用加热器对容器部33内进行加热而实施冲洗处理的工序。通过清洗工序，去除容器部33内的例如被烧蚀的附着物等异物或吸附气体等。
[0128]
并且，在分析装置10中，能够使用利用与分析装置10不同的另一装置例如表面缺陷测定装置70(参考图1)测定半导体基板50的表面50a上的缺陷51而得到的半导体基板50的表面50a上的缺陷51的位置信息。半导体基板50的表面50a上的缺陷51的位置信息例如为如图3所示的映射信息。在该情况下，将表面缺陷测定装置70所获取的映射信息供给到存储部29。进而，在表面缺陷测定装置70中测定了表面50a的缺陷51的半导体基板50例如收纳于收纳容器13中并输送到分析装置10。将半导体基板50经过第1输送室12a、测定室12b及第2输送室13c输送到分析室12d。
[0129]
接着，控制部42从存储部29读出映射信息，根据映射信息确定半导体基板50的表面50a上的缺陷51的位置。接着，使用工作台32将半导体基板50移动至使缺陷51位于激光la的照射位置。接着，向半导体基板50的表面50a上的缺陷51照射激光la。通过向缺陷51照射激光la而得到的分析试样51a利用载气移动到分析单元36。利用载气移动的来自于缺陷51的分析试样51a在分析单元36中进行电感耦合等离子体质谱分析来确定缺陷51的元素。
[0130]
如上所述，当使用由表面缺陷测定装置70(参考图1)测定的如图3所示的映射信息分析缺陷51时，不需要表面缺陷测定部20及半导体基板50的表面缺陷的测定。另外，在分析装置10中，当然也可以为未设置图1所示的表面缺陷测定装置70的结构。
[0131]
另外，供给到存储部29的半导体基板50的表面50a上的缺陷51的位置信息并不特别限定于由表面缺陷测定装置70(参考图1)测定的信息。表面缺陷测定装置70例如可以具有存储位置信息的存储部(未图示)。并且，表面缺陷测定装置70可以具有与表面缺陷测定部20(参考图1)相同的结构。因此，表面缺陷测定装置70例如具有使入射光ls入射到半导体基板50的表面50a上的入射部23、和接收通过半导体基板50的表面50a上的缺陷51而入射光ls被反射或散射从而放射的放射光的受光部26。
[0132]
[分析装置的第2例]
[0133]
图5是表示本发明的实施方式的分析装置的第2例的示意图。另外，在图5中，对与图1所示的分析装置10相同的结构物标注相同符号，并省略其详细说明。
[0134]
与图1所示的分析装置10相比，图5所示的分析装置10a的不同点在于，无第2输送室12c及输送装置16；表面缺陷测定部20和分析部30设置于一个处理室12e内，除此以外的结构为与图1所示的分析装置10相同的结构。
[0135]
在分析装置10a中，在半导体基板50整体收纳于容器部33内的状态下，实施表面缺陷测定和分析。
[0136]
在分析部30中，光源部34配置成激光la的光轴相对于半导体基板50的表面50a倾斜。
[0137]
在分析装置10a中，通过将表面缺陷测定部20和分析部30设置于一个处理室12e内，与图1所示的分析装置10相比，能够将装置小型化。
[0138]
并且，通过设为能够在将半导体基板50整体收纳于容器部33内的状态下进行基于表面缺陷测定部20的表面缺陷的测定和基于分析部30的电感耦合等离子体质谱分析的结
构，半导体基板50的输送减少，能够进一步抑制半导体基板50的表面50a的污染。由此，能够进一步提高半导体基板50的表面50a的缺陷的测定精度，也能够进一步抑制分析装置10a的处理室12e内的污染。
[0139]
[分析方法的第2例]
[0140]
分析方法的第2例与上述分析方法的第1例基本相同。与上述分析方法的第1例相比，分析方法的第2例的不同点在于，在将半导体基板50整体收纳于容器部33内的状态下实施基于表面缺陷测定部20的表面缺陷的测定；在表面缺陷的测定之后，不将测定了表面缺陷的半导体基板50利用输送装置16(参考图1)从测定室12b(参考图1)输送到分析室12d(参考图1)，除此以外的工序与分析方法的第1例相同。
[0141]
在分析方法的第2例中，通过在将半导体基板50整体收纳于容器部33内的状态下实施基于表面缺陷测定部20的表面缺陷的测定和基于分析部30的电感耦合等离子体质谱分析，能够进一步抑制半导体基板50的表面50a的污染，且能够抑制分析装置10a的处理室12e内的污染。
[0142]
并且，如上所述，通过在将半导体基板50整体收纳于容器部33内的状态下实施基于表面缺陷测定部20的表面缺陷的测定和基于分析部30的电感耦合等离子体质谱分析，无需在工序之间输送半导体基板50，与分析方法的第1例相比，能够缩短分析时间。进而，如上所述，能够进一步抑制半导体基板50的表面50a的污染。
[0143]
并且，在分析装置10a中，与分析装置10同样地，也能够使用利用与分析装置10a不同的另一装置例如表面缺陷测定装置70(参考图5)测定半导体基板50的表面50a上的缺陷51而得到的如图3所示的映射信息。在该情况下，将表面缺陷测定装置70所获取的映射信息供给到存储部29。进而，在表面缺陷测定装置70中测定了表面50a的缺陷51的半导体基板50例如收纳于收纳容器13中并输送到分析装置10a。
[0144]
在分析装置10a中，根据映射信息，如上所述，在处理室12e内，利用分析部30在分析单元36d中对来自于缺陷51的分析试样51a进行电感耦合等离子体质谱分析来确定缺陷51的元素。
[0145]
在该情况下，当使用由表面缺陷测定装置70(参考图5)测定的映射信息时，也不需要表面缺陷测定部20及半导体基板50的表面缺陷的测定。另外，在分析装置10a中，与分析装置10同样地，也当然可以为未设置图5所示的表面缺陷测定装置70的结构。并且，供给到存储部29的半导体基板50的表面50a上的缺陷51的位置信息并不特别限定于由表面缺陷测定装置70(参考图5)测定的信息。
[0146]
[分析装置的第3例]
[0147]
如上所述，当使用由除分析装置以外的装置例如表面缺陷测定装置70测定的映射信息时，在分析装置中，不一定需要表面缺陷测定部，作为分析装置，可以为无表面缺陷测定部的结构。在该情况下，分析装置成为仅具有分析部30(参考图1)的结构。
[0148]
图6是表示本发明的实施方式的分析装置的第3例的示意图。另外，在图6中，对与图1所示的分析装置10及图5所示的分析装置10a相同的结构物标注相同符号，并省略其详细说明。
[0149]
与图1所示的分析装置10相比，图6所示的分析装置10b为无第1输送室12a、输送装置14、测定室12b、表面缺陷测定部20、第2输送室12c及输送装置16的结构。并且，分析装置
10b将分析部30(参考图1)作为质谱分析装置72，具有上述表面缺陷测定装置70和质谱分析装置72。质谱分析装置72为与上述分析部30(参考图1)相同的结构，因此省略质谱分析装置72的详细说明。
[0150]
在分析装置10b中，表面缺陷测定装置70和质谱分析装置72为独立的装置，并非一体。在该情况下，将表面缺陷测定装置70所获取的映射信息供给到存储部29。进而，在表面缺陷测定装置70中测定了表面50a的缺陷51的半导体基板50例如收纳于收纳容器13中并输送到质谱分析装置72。半导体基板50经过第1输送室12a输送到分析室12d。
[0151]
接着，在质谱分析装置72中，控制部42从存储部29读出映射信息，根据映射信息，在分析室12d内，如上所述，在分析单元36d中对来自于缺陷51的分析试样51a进行电感耦合等离子体质谱分析来确定缺陷51的元素。并且，供给到存储部29的半导体基板50的表面50a上的缺陷51的位置信息也能够使用由表面缺陷测定装置70(参考图6)测定的位置信息以外的位置信息。
[0152]
上述分析装置10及分析装置10a的分析部30以及分析装置10b的质谱分析装置72均并不限定于上述分析部30的结构。在此，图7是表示本发明的实施方式的分析装置的分析部的变形例的示意图。另外，在图7中，对与图1所示的分析装置10相同的结构物标注相同符号，并省略其详细说明。
[0153]
如图7所示，在分析部30中，可以设置观察半导体基板50的表面50a的摄像部60和显示由摄像部60得到的图像的显示部62。
[0154]
利用摄像部60，能够观察半导体基板50的表面50a上的激光la的照射位置即缺陷51的位置。作为摄像部60，可以举出ccd(charge coupled device：电荷耦合器件)传感器及coms(complementary metal oxide semiconductor：互补金属氧化物半导体)传感器。作为显示部62，可以举出液晶显示器及有机el(electro luminescence：电致发光)显示器。
[0155]
光源部34和摄像部60配置成例如使它们的光轴(未图示)正交。摄像部60配置成与半导体基板50的表面50a对置。
[0156]
在光源部34的光轴与摄像部60的光轴相交的位置配置有半反射镜64。光源部34所出射的激光la被半反射镜64反射，并通过聚光透镜35照射到半导体基板50的表面50a。
[0157]
(半导体基板)
[0158]
半导体基板并不受特别限定，能够使用硅(si)基板、蓝宝石基板、sic基板、gap基板、gaas基板、inp基板或gan基板等各种半导体基板。作为半导体基板，大多利用硅半导体基板。
[0159]
本发明基本上如以上那样构成。以上，对本发明的分析装置及分析方法进行了详细说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，当然可以进行各种改良或变更。
[0160]
实施例
[0161]
以下，根据实施例对本发明进行进一步详细的说明。以下实施例所示的材料、使用量、比例、处理内容及处理步骤等只要不脱离本发明的趣旨，则能够适当进行变更。因此，本发明的范围不应通过以下所示的实施例进行限定性解释。
[0162]
以下，对实施例1～29及比较例1～3进行说明。
[0163]
(实施例1～20)
[0164]
在实施例中，准备了含有10～20nm的fe的纳米粒子的分散液。稀释分散液，在直径300mm的硅基板上调整为使粒子成为大致1个/cm2。使用静电喷雾装置将经调整的分散液涂布于直径300mm的硅基板上。
[0165]
将涂布有分散液的硅基板收纳于能够收纳硅基板整体的收纳容器中并输送到表面缺陷测定部。
[0166]
表面缺陷测定部使用了表面检查装置(surfscansp5；kla corporation制造)。在表面检查装置中，使激光入射到硅基板的表面，并测定散射光，由此测定硅基板上的缺陷的位置及尺寸，得到缺陷的位置信息及缺陷的尺寸信息，将其存储于存储部。
[0167]
接着，将进行了表面缺陷测定的硅基板输送到分析部。分析部使用了激光烧蚀icp质谱分析(la-icp-ms)装置。另外，在从表面缺陷测定部向分析部输送硅基板时，将硅基板以与外部空气隔离的状态进行了输送。在使用了上述收纳容器的情况下，在输送硅基板时，始终维持硅基板与外部空气隔离的状态。
[0168]
根据所得到的缺陷的位置信息及缺陷的尺寸信息，使用激光烧蚀icp质谱分析装置进行基于激光烧蚀的缺陷的元素分析，并确认了在激光烧蚀的规定位置能否检测fe。
[0169]
激光烧蚀在将硅基板收纳于容器部内的状态且供给了载气的状态下进行。将通过激光烧蚀而得到的分析试样利用载气回收并进行了电感耦合等离子体质谱分析。激光烧蚀中使用了飞秒激光。
[0170]
之后，再次在表面缺陷测定部中确认了硅基板的污染状况，即硅基板在分析中是否被污染及缺陷是否被烧蚀。并且，将载气中的水分浓度示于下述表1及表2。
[0171]
载气使用了氩气。载气的流量设为1.69
×
10-2
pa
·
m3/sec(10sccm)。
[0172]
另外，在实施例1～14中，在实施基于激光烧蚀的缺陷的元素分析之前，通过使用载气进行冲洗处理来实施了容器部内的清洗。在实施例15～20中，未实施基于使用载气的冲洗处理的容器部内的清洗。
[0173]
(实施例21～29)
[0174]
与实施例1相比，实施例21～26除了不使用收纳半导体基板的收纳容器而输送硅基板这点以外，与实施例1相同。在实施例21～26中，在从表面缺陷测定部向分析部输送硅基板时，将硅基板以暴露于外部空气中的状态进行了输送。
[0175]
与实施例1相比，实施例27～29除了不使用收纳半导体基板的收纳容器而输送硅基板这点及未实施使用载气的容器部内的清洗这点以外，与实施例1相同。在实施例27～29中，在从表面缺陷测定部向分析部输送时，将硅基板以暴露于外部空气中的状态进行了输送。
[0176]
收纳半导体基板的收纳容器使用了foup(front opening unified pod：前开式晶圆传送盒)。当使用收纳容器时，在下述表1及表2的半导体基板的收纳容器栏中记载为“有”。另一方面，当未使用收纳容器时，在下述表1及表2的半导体基板的收纳容器栏中记载为“无”。
[0177]
(比较例1～3)
[0178]
在比较例1～3中，使用表面检查装置(surfscansp5；kla corporation制造)，将激光入射到硅基板的表面，并测定散射光，从而测定硅基板上的缺陷的位置及尺寸，得到缺陷的位置信息及缺陷的尺寸信息，将其存储于存储部。
[0179]
接着，根据所得到的缺陷的位置信息及缺陷的尺寸信息，使用缺陷分析装置(semvision g6(applied materials，inc.制造))尝试了硅基板上的缺陷的定性元素分析。比较例1～3的硅基板上的缺陷的定性元素分析中利用了sem-eds(scanning electron microscope-energy dispersive x-ray spectroscopy：扫描电子显微镜-能量色散x射线光谱)。
[0180]
在比较例1～3中，如上所述，在硅基板上的缺陷的定性元素分析中利用了sem-eds。sem-eds是利用电子束在真空下进行，因此不使用载气。因此，关于比较例1～3，在下述表2的“载气的水分量”栏中记载为
“‑”
。
[0181]
在比较例1～3中，无容器部，因此在下述表2的“容器部的清洗工序”栏中记载为
“‑”
。
[0182]
[表1]
[0183][0184]
[表2]
控制部，44-等离子体炬，46-质谱分析部，46a-离子透镜部，46b-质谱仪部，47-离子透镜，48-静电场反射镜，49-检测器，50-半导体基板，50a-表面，51-缺陷，51a-分析试样，70-表面缺陷测定装置，72-质谱分析装置，c1、c2、c
3-旋转轴，h-方向，la-激光，ls-入射光，v-高度方向。

技术特征：
1.一种分析装置，使用半导体基板的表面上的缺陷的位置信息，其中，所述分析装置具有分析部，所述分析部根据所述缺陷在所述半导体基板的所述表面上的所述位置信息，对所述半导体基板的所述表面上的所述缺陷照射激光，将通过照射而得到的分析试样利用载气回收并进行电感耦合等离子体质谱分析。2.一种分析装置，具有：表面缺陷测定装置，测定半导体基板的表面上的缺陷的有无，得到所述半导体基板的所述表面上的所述缺陷的位置信息；及质谱分析装置，根据由所述表面缺陷测定装置得到的所述缺陷在所述半导体基板的所述表面上的所述位置信息，对所述半导体基板的所述表面上的所述缺陷照射激光，将通过照射而得到的分析试样利用载气回收并进行电感耦合等离子体质谱分析。3.根据权利要求2所述的分析装置，其中，所述表面缺陷测定装置具有存储所述位置信息的存储部。4.根据权利要求2或3所述的分析装置，其中，所述表面缺陷测定装置具有：入射部，使入射光入射到所述半导体基板的所述表面上；及受光部，接收通过所述半导体基板的所述表面上的所述缺陷而所述入射光被反射或散射从而放射的放射光。5.一种分析装置，具有：表面缺陷测定部，测定半导体基板的表面上的缺陷的有无，关于所述半导体基板的所述表面上的所述缺陷，得到所述半导体基板的所述表面上的位置信息；及分析部，根据所述缺陷在所述半导体基板的所述表面上的所述位置信息，对所述半导体基板的所述表面上的所述缺陷照射激光，将通过照射而得到的分析试样利用载气回收并进行电感耦合等离子体质谱分析。6.根据权利要求5所述的分析装置，其中，所述表面缺陷测定部具有存储所述位置信息的存储部。7.根据权利要求5或6所述的分析装置，其中，所述表面缺陷测定部具有：入射部，使入射光入射到所述半导体基板的所述表面上；及受光部，接收通过所述半导体基板的所述表面上的所述缺陷而所述入射光被反射或散射从而放射的放射光。8.根据权利要求1、5、6及7中任一项所述的分析装置，其中，所述分析装置具有收纳作为测定对象的所述半导体基板的容器部，在所述容器部内进行基于所述分析部的所述半导体基板的分析。9.根据权利要求8所述的分析装置，其中，所述分析装置具有：清洁气体供给部，向所述容器部内供给清洁气体；及流出部，使清洁气体从所述容器部内流出。10.根据权利要求5至9中任一项所述的分析装置，其中，所述分析装置具有：
导入部，设置有收纳了作为测定对象的所述半导体基板的收纳容器；及输送装置，从所述导入部向所述表面缺陷测定部输送所述半导体基板。11.一种分析方法，使用半导体基板的表面上的缺陷的位置信息，其中，所述分析方法具有如下工序：根据所述缺陷在所述半导体基板的所述表面上的所述位置信息，对所述半导体基板的所述表面上的所述缺陷照射激光，将通过照射而得到的分析试样利用载气回收并进行电感耦合等离子体质谱分析。12.一种分析方法，具有如下工序：测定半导体基板的表面上的缺陷的有无，关于所述半导体基板的所述表面上的所述缺陷，得到所述半导体基板的所述表面上的位置信息；及根据所述缺陷在所述半导体基板的所述表面上的所述位置信息，对所述半导体基板的所述表面上的所述缺陷照射激光，将通过照射而得到的分析试样利用载气回收并进行电感耦合等离子体质谱分析。13.根据权利要求11或12所述的分析方法，其中，所述载气的水分量为0.00001体积ppm以上且0.1体积ppm以下。14.根据权利要求11至13中任一项所述的分析方法，其中，所述分析的工序在收纳作为测定对象的所述半导体基板的容器部内实施，在所述分析的工序之前，具有使用清洁气体清洗所述容器部内的工序。

技术总结
本发明提供一种能够分析半导体基板的表面上的更微小的缺陷的分析装置及分析方法。分析装置具有：表面缺陷测定部，测定半导体基板的表面上的缺陷的有无，关于半导体基板的表面上的缺陷，得到半导体基板的表面上的位置信息；及分析部，根据缺陷在半导体基板的表面上的位置信息对半导体基板的表面上的缺陷照射激光，将通过照射而得到的分析试样利用载气回收并进行电感耦合等离子体质谱分析。收并进行电感耦合等离子体质谱分析。收并进行电感耦合等离子体质谱分析。


技术研发人员：大津晓彦 吉留正洋 河田幸寿 西塔亮
受保护的技术使用者：富士胶片株式会社
技术研发日：2021.12.08
技术公布日：2023/9/16