本發(fā)明涉及使用感應(yīng)耦合等離子質(zhì)譜分析裝置(ICP-MS)的自動(dòng)化地進(jìn)行基板的局部分析的裝置，以及使用該裝置的分析方法。此外，涉及可連續(xù)且同時(shí)地進(jìn)行從基板表面回收微量元素的局部分析、與ICP-MS對(duì)回收后的微量元素所進(jìn)行的分析的裝置。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體晶圓等基板，是將硅等的晶棒切斷而制造者，由于晶棒切斷時(shí)的偏析、雜質(zhì)混入等，有時(shí)會(huì)于基板表面的局部混入未意料到的雜質(zhì)元素。因此，為了特定出所得的基板中所包含的雜質(zhì)元素與該存在位置，使用全面分析、邊緣分析、局部分析等的各種分析裝置。當(dāng)中，對(duì)基板進(jìn)行全面分析的裝置中，為人所知者有具備對(duì)硅等的晶圓進(jìn)行蝕刻的蝕刻單元、與分析出蝕刻液內(nèi)的雜質(zhì)元素的分析單元的裝置等。此等全面分析用的裝置中，由于整體地分析基板全面中所包含的雜質(zhì)元素，所以當(dāng)雜質(zhì)元素僅存在于邊緣部分或局部部分等的基板的一部分時(shí)，對(duì)于雜質(zhì)元素存在于基板上的何處并不明朗。當(dāng)未明了雜質(zhì)元素的正確污染位置時(shí)，也無(wú)法決定應(yīng)進(jìn)行局部分析的位置，而無(wú)法特定出雜質(zhì)元素的分布狀況。

因此，在局部分析之前，作為可簡(jiǎn)便地特定出基板上的雜質(zhì)元素的分布狀況的分析裝置，為人所知者有全反射熒光X射線分析裝置、二次離子質(zhì)譜分析裝置(SIMS)、應(yīng)用光激發(fā)光的裝置等。例如，根據(jù)專利文獻(xiàn)1所記載的全反射熒光X射線分析裝置，能夠以非破壞性簡(jiǎn)便地檢測(cè)出雜質(zhì)元素的面內(nèi)配置。

在此，半導(dǎo)體晶圓等的基板分析中，對(duì)于使用基板的半導(dǎo)體裝置，邁向高精細(xì)化的裝置的量產(chǎn)而要求組件性能的提升和良率的提升。因此，對(duì)于成為此等裝置的原材料的基板，為要求即使是微量污染源也能夠特定出者。如此，對(duì)于基板分析裝置，為要求可檢測(cè)出基板所包含的微量且局部存在的雜質(zhì)元素的高精度。然而，上述全反射熒光X射線分析裝置，雖能夠以非破壞性簡(jiǎn)便地檢測(cè)，但當(dāng)基板所包含的雜質(zhì)元素的存在量為微量時(shí)，有時(shí)無(wú)法檢測(cè)出雜質(zhì)元素的存在。此外，僅能測(cè)定有限種類的雜質(zhì)元素。SIMS雖可進(jìn)行局部分析，但與全反射熒光X射線分析裝置相同，無(wú)法檢測(cè)出微量的雜質(zhì)元素。具體而言，可檢測(cè)出的雜質(zhì)元素的濃度，全反射熒光X射線分析(TRXRF)為10¹⁰～10¹²atoms/cm²，SIMS為10⁹～10¹⁰atoms/cm²。

因此，作為即使基板所包含的雜質(zhì)元素的存在量為微量，也可高精度地分析的分析裝置，為有感應(yīng)耦合等離子質(zhì)譜分析裝置(ICP-MS)。根據(jù)ICP-MS，也可檢測(cè)出例如次ppt等級(jí)(pg/mL)的微量污染。此外，即使于基板表面包含多個(gè)雜質(zhì)元素，甚至可特定出雜質(zhì)元素的種類及各元素的存在量。如上所述，當(dāng)使用ICP-MS來(lái)分析基板表面所局部包含的雜質(zhì)元素時(shí)，可適用將保護(hù)膜貼合于欲分析的局部以外的部分的分析(專利文獻(xiàn)2)，或是使對(duì)基板進(jìn)行蝕刻的蝕刻氣體的蒸氣僅接觸于欲分析的局部的部分的裝置(專利文獻(xiàn)3、4)等。

此外，于依據(jù)ICP-MS的分析中，為人所知者，為有如專利文獻(xiàn)4的裝置般采用基板分析用噴嘴，并以極微量的分析液來(lái)回收基板所存在的雜質(zhì)元素的裝置。就基板分析用噴嘴而言，例如有圖5般的基板分析用噴嘴(專利文獻(xiàn)5)。圖5中，基板分析用噴嘴500，為將供給至分析液槽510的分析液，經(jīng)由分析液供給管520供給至基板W，并能夠以表面張力將微量的分析液D保持在圓頂狀的噴嘴端部550。因此，借由保持微量的分析液，可回收基板上的污染物。

[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]

[專利文獻(xiàn)]

[專利文獻(xiàn)1]日本特開(kāi)2012-132826號(hào)公報(bào)

[專利文獻(xiàn)2]日本特開(kāi)2003-17538號(hào)公報(bào)

[專利文獻(xiàn)3]日本特開(kāi)2002-39927號(hào)公報(bào)

[專利文獻(xiàn)4]日本特開(kāi)2011-232182號(hào)公報(bào)

[專利文獻(xiàn)5]日本特開(kāi)2008-132401號(hào)公報(bào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

[發(fā)明所欲解決的課題]

然而，上述使用ICP-MS的分析裝置中，在回收包含雜質(zhì)元素的分析液后，必須先將分析液采集至小瓶等的回收容器，然后再經(jīng)由人力來(lái)進(jìn)行依據(jù)ICP-MS的分析。該分析中，不僅有受到外部污染的影響的疑慮，手動(dòng)所導(dǎo)致的時(shí)間損耗也大。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可將從包含雜質(zhì)元素的分析液的回收至依據(jù)ICP-MS的局部分析為止自動(dòng)化地進(jìn)行的分析裝置。

[用以解決課題的手段]

因此，本發(fā)明者們對(duì)于可將依據(jù)感應(yīng)耦合等離子質(zhì)譜分析裝置(ICP-MS)的局部分析予以自動(dòng)化的裝置進(jìn)行探討。于該探討時(shí)，以具備基板分析用噴嘴的裝置為基礎(chǔ)來(lái)達(dá)成該自動(dòng)化，而思索出本發(fā)明。選擇具備噴嘴的分析裝置的理由，是考慮到借由使噴嘴達(dá)成小型化，可從面積更微小的局部來(lái)取樣，并借由限制所噴出的分析液量，而能夠分析更微量的元素之故。

本發(fā)明涉及一種基板局部的自動(dòng)分析裝置，其中具備：泵，供給分析液；局部分析用噴嘴，將從所述泵所供給的分析液噴出至基板表面的既定區(qū)域，將既定區(qū)域內(nèi)的分析對(duì)象物移至分析液，并采收該分析液而借此回收分析對(duì)象物；霧化器，借由負(fù)壓來(lái)吸引所述局部分析用噴嘴內(nèi)的包含分析對(duì)象物的分析液；以及感應(yīng)耦合等離子質(zhì)譜分析裝置，對(duì)于從所述霧化器所輸送液體的分析液中所包含的分析對(duì)象物進(jìn)行分析；其中，所述局部分析用噴嘴具有：分析液供給構(gòu)件，將分析液噴出至基板上；分析液排出構(gòu)件，從基板上將包含分析對(duì)象物的分析液采收至局部分析用噴嘴內(nèi)并往霧化器輸送液體；以及排氣構(gòu)件，以局部分析用噴嘴內(nèi)作為排氣路徑；所述自動(dòng)分析裝置并具有：自動(dòng)輸送液體構(gòu)件，將被采收至局部分析用噴嘴的包含分析對(duì)象物的分析液，自動(dòng)地輸送液體至感應(yīng)耦合等離子質(zhì)譜分析裝置；流量調(diào)整構(gòu)件，調(diào)整從泵供給至局部分析用噴嘴的分析液的流量、與從局部分析用噴嘴輸送液體至霧化器的分析液的流量；自動(dòng)控制構(gòu)件，同時(shí)進(jìn)行局部分析用噴嘴所進(jìn)行的分析液的采收與借由感應(yīng)耦合等離子質(zhì)譜分析裝置的分析對(duì)象物的分析，而連續(xù)地自動(dòng)分析相鄰接的多個(gè)既定區(qū)域。

本發(fā)明的自動(dòng)分析裝置中，由于具有將被采收至局部分析用噴嘴的包含分析對(duì)象物的分析液自動(dòng)地輸送液體至感應(yīng)耦合等離子質(zhì)譜分析裝置的自動(dòng)輸送液體構(gòu)件，所以可抑制外部污染并迅速地分析。此外，由于具有自動(dòng)控制構(gòu)件，其同時(shí)進(jìn)行局部分析用噴嘴的分析液所進(jìn)行的采收與借由感應(yīng)耦合等離子質(zhì)譜分析裝置的分析對(duì)象物的分析，而連續(xù)地自動(dòng)分析相鄰接的多個(gè)既定區(qū)域，故即使僅在基板上的特定位置上僅存在有微量(例如10⁸atoms/cm²以下)的元素，也可特定出該分布狀況。

自動(dòng)輸送液體構(gòu)件以能夠不經(jīng)由小瓶等而將局部分析用噴嘴內(nèi)的分析液直接輸送液體至連接于ICP-MS的霧化器的方式進(jìn)行配管而構(gòu)成。此外，就自動(dòng)控制構(gòu)件而言，除了可對(duì)例如泵的分析液供給量、來(lái)自局部分析用噴嘴前端的分析液噴出量、往霧化器的分析液吸引量、以及往ICP-MS的輸送液體量等，各別或整體地進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制者之外，也可為以可與ICP-MS的分析速度同時(shí)進(jìn)行的方式，控制來(lái)自局部分析用噴嘴前端的分析液噴出量。

在此，與僅單純采用自動(dòng)輸送液體構(gòu)件的裝置，也就是以往的分析裝置相比，在單純僅廢除使用小瓶等人力媒介而構(gòu)成為可將局部分析用噴嘴的分析液直接運(yùn)送至霧化器的分析裝置時(shí)，調(diào)整從局部分析用噴嘴噴出至要分析的既定區(qū)域的分析液的液量為須留意的課題。為了僅對(duì)基板上的既定區(qū)域正確地分析，必須將從局部分析用噴嘴噴出至基板的既定區(qū)域的分析液量，正確且持續(xù)保持在一定量。尤其，本發(fā)明具備后述自動(dòng)控制構(gòu)件且構(gòu)成為可連續(xù)地分析基板的多個(gè)既定區(qū)域，所以當(dāng)連續(xù)地持續(xù)進(jìn)行局部分析時(shí)，于該分析中，要求將從局部分析用噴嘴所噴出的分析液量恒常保持為一定。因此，本發(fā)明中，構(gòu)成為具有流量調(diào)整構(gòu)件，用以調(diào)整從泵供給至局部分析用噴嘴的分析液的流量、與輸送液體至霧化器的分析液的流量。就流量調(diào)整構(gòu)件而言，除了可借由泵的流量而簡(jiǎn)便地調(diào)整供給至局部分析用噴嘴的分析量之外，由于往霧化器的輸送液體因后述理由而應(yīng)用負(fù)壓，故可借由采用下列構(gòu)成來(lái)調(diào)整流量。也就是，分析液往霧化器的輸送液體量，可借由將下列方式中的任一種或此等的組合來(lái)調(diào)整：將惰性氣體與分析液一同供給至霧化器，并構(gòu)成可調(diào)整該惰性氣體供給量；調(diào)整連接于霧化器的分析液供給管的內(nèi)徑或長(zhǎng)度；或是于局部分析用噴嘴與霧化器之間具備液量調(diào)整用泵。

接著詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的局部分析用噴嘴。本發(fā)明的局部分析用噴嘴，具有：將分析液噴出至基板上的分析液供給構(gòu)件、從基板上將包含分析對(duì)象物的分析液采收至噴嘴內(nèi)并往霧化器輸送液體的分析液排出構(gòu)件、以及以局部分析用噴嘴內(nèi)作為排氣路徑的排氣構(gòu)件。以往的基板分析裝置，如上述般，以先將基板上的分析對(duì)象物移至分析液來(lái)進(jìn)行回收，并在將分析液保管于小瓶后，借由ICP-MS進(jìn)行分析為前提，就所適用的噴嘴而言，如圖5所示，以1根管兼用作為將分析液噴出至基板的供給管、與將噴出的分析液采取至噴嘴內(nèi)的排出管。相對(duì)于此，本發(fā)明的基板分析裝置，為了同時(shí)進(jìn)行將分析液采取至局部分析用噴嘴內(nèi)、與ICP-MS所進(jìn)行的元素分析，將分析液供給構(gòu)件與分析液排出構(gòu)件構(gòu)成為各別路徑。具體而言，較優(yōu)選為具有下列2根管的局部分析用噴嘴，也就是，具有與泵連接且可將分析液噴出至基板上的供給管、及與霧化器連接且將從基板采取至噴嘴內(nèi)的分析液輸送液體的排出管。以下，有時(shí)將「局部分析用噴嘴」記載為「噴嘴」。

如上述般，以往的噴嘴，以單一管進(jìn)行分析液往基板上的供給與從基板上采取分析液，如圖5的分析液槽510般，若于噴嘴內(nèi)設(shè)置可貯留分析液的空間，并調(diào)整該擠壓量，則可簡(jiǎn)便地微調(diào)整噴出至基板上的分析液的液量。相對(duì)于此，本發(fā)明并未如以往的噴嘴般于噴嘴內(nèi)設(shè)置可貯留分析液的槽，故難以微調(diào)整基板上的分析液量。這是由于需借由如分析液供給構(gòu)件及分析液排出構(gòu)件的各別路徑的各別流量，來(lái)進(jìn)行噴出至基板上的分析液量、與從基板上采取至噴嘴內(nèi)的分析液量的調(diào)整。也就是，本發(fā)明中，由于具有分析液供給構(gòu)件與分析液排出構(gòu)件的各別路徑，故難以將分析液從噴嘴往基板的噴出量、與從基板往噴嘴的采取量的差保持為一定。具體而言，由于例如在分析晶圓的全面時(shí)，若為12吋晶圓，則噴嘴徑為10mm時(shí)以噴嘴掃描25分鐘來(lái)進(jìn)行分析，噴嘴徑為5mm時(shí)以噴嘴掃描50分鐘來(lái)進(jìn)行分析，于該分析時(shí)間中，難以將上述噴出量與采收量的差恒常保持為一定。如此，本發(fā)明的局部分析用噴嘴，與以往的噴嘴相比，供給至基板上的分析液量容易增減。此外，當(dāng)從噴嘴噴出的分析液過(guò)多時(shí)，分析液有時(shí)會(huì)滲出至基板的既定區(qū)域以外，例如滲漏并擴(kuò)散至欲進(jìn)行局部分析的場(chǎng)所以外。

此外，當(dāng)基板上具有氧化膜或氮化膜等的形成膜時(shí)，作為局部分析的前步驟，必須借由蝕刻等來(lái)去除形成膜，但在對(duì)此等蝕刻后的基板進(jìn)行局部分析時(shí)，噴嘴內(nèi)的分析液量也容易增加。由于H₂O作為蝕刻的副產(chǎn)物殘存于基板上，所以愈持續(xù)進(jìn)行局部分析，分析液量愈增加，當(dāng)分析液量過(guò)多時(shí)，與上述相同，分析液有時(shí)會(huì)從噴嘴滲出，造成潤(rùn)濕并擴(kuò)散。

于該背景下，本發(fā)明的局部分析用噴嘴中，除了上述分析液供給構(gòu)件與分析液排出構(gòu)件之外，也具有以噴嘴內(nèi)作為排氣路徑的排氣構(gòu)件。借由該噴嘴，一邊將噴嘴內(nèi)排氣以成為減壓環(huán)境并一邊進(jìn)行局部分析，借此，即使噴嘴內(nèi)的分析液量過(guò)多，也可將分析液保持在噴嘴內(nèi)，而能夠防止分析液的滲出。本發(fā)明的基板分析裝置中，也可借由所述流量調(diào)整構(gòu)件將泵及ICP-MS的分析液流量調(diào)整為大致等量，而將基板上的分析液量保持為大致一定。然而，流量調(diào)整構(gòu)件所調(diào)整的輸送液體至霧化器的分析液的流量，難以實(shí)時(shí)地測(cè)量，一般從一定時(shí)間內(nèi)的分析液的重量減少量來(lái)求取流量。因此，使用流量調(diào)整構(gòu)件時(shí)，由于經(jīng)常會(huì)將比從上述所算出的往霧化器的輸送液體量稍多的分析液供給至局部分析用噴嘴等情況來(lái)看，即使具有流量調(diào)整構(gòu)件，也可能產(chǎn)生分析液量的增減。于該背景下，本發(fā)明中，除了流量調(diào)整構(gòu)件的外并于噴嘴內(nèi)設(shè)置排氣構(gòu)件，可萬(wàn)全地對(duì)應(yīng)于基板上的分析液量的增減。

此外，本發(fā)明的局部分析用噴嘴，較優(yōu)選為將分析液供給至基板的端部的噴嘴形狀為筒狀，于所述筒狀的端部，具有可沿著筒狀部的內(nèi)壁來(lái)保持分析液的內(nèi)部空間。當(dāng)往噴嘴內(nèi)的分析液供給量過(guò)多時(shí)，即使噴嘴內(nèi)的分析液的液面上升，也可沿著筒狀端部的內(nèi)壁來(lái)保持分析液，所以分析液不易滲出至噴嘴外。

在此，以往的基板分析中，以也可回收更微量的污染物的方式將分析液的液量極力抑制在微量者作為技術(shù)常識(shí)。因此，以往的基板分析裝置所采用的噴嘴，一般采用可保持微量的分析液且不易脫落的噴嘴形狀。例如，圖5的以往的噴嘴中，借由將噴嘴前端的形狀形成為圓頂型，可借由表面張力來(lái)保持微量的分析液。相對(duì)于此，如以上所述，本發(fā)明的自動(dòng)分析裝置中，如上述般以各別路徑具有分析液供給構(gòu)件與分析液排出構(gòu)件作為噴嘴構(gòu)造，故從可能產(chǎn)生分析液從噴嘴往基板的供給量過(guò)多的情形來(lái)看，可能產(chǎn)生與使分析液量恒常以微量來(lái)作為固定量的以往的噴嘴完全不同的問(wèn)題。

于該背景下，相對(duì)于采用了用以保持微量的分析液的有效的噴嘴形狀的以往的分析噴嘴，本發(fā)明中，采用可將更多的分析液保持在噴嘴內(nèi)的形狀。也就是，以往的分析噴嘴(例如圖5的噴嘴前端550般的前端構(gòu)成為圓頂形狀的噴嘴)，乃適合于保持微量的分析液，但是可保持的分析液量受到限制，于也須保持過(guò)剩的分析液的本發(fā)明的自動(dòng)分析裝置中無(wú)法采用。另一方面，若是如本發(fā)明般的至少噴嘴端部為筒狀，且具有可沿著筒狀部的內(nèi)壁來(lái)保持分析液的內(nèi)部空間的局部分析用噴嘴，則可將接觸于基板表面的分析液的量(表面積)設(shè)為既定范圍內(nèi)，并且即便在因來(lái)自分析液供給構(gòu)件的供給過(guò)多而使分析液量增加的情形，也可借由沿著噴嘴內(nèi)壁來(lái)保持分析液而保持過(guò)剩量的分析液。如上述般，本發(fā)明的局部分析用噴嘴，由于具有排氣構(gòu)件，故可借由上述形狀的噴嘴而沿著噴嘴內(nèi)壁來(lái)保持過(guò)剩量的分析液。這是由于若是在無(wú)排氣構(gòu)件的噴嘴中，即使將噴嘴形狀構(gòu)成為如上述般具有可沿著筒狀部的內(nèi)壁來(lái)保持分析液的內(nèi)部空間，當(dāng)保持于噴嘴內(nèi)壁的分析液增加時(shí)，也會(huì)因本身重量而從噴嘴滲出之故。如此，上述形狀的噴嘴，借由具有排氣構(gòu)件，可保持過(guò)剩量的分析液。此外，可保持于本發(fā)明的局部分析用噴嘴內(nèi)的分析液量也可借由調(diào)整噴嘴的長(zhǎng)度來(lái)控制。

就供給至噴嘴的分析液的量而言，于以往的分析用噴嘴中大約可供給200～1000μL于噴嘴內(nèi)的分析液槽等，相對(duì)于此，本發(fā)明的局部分析用噴嘴，約為20～100μL。如此，本發(fā)明的局部分析用噴嘴，與以往的噴嘴相比，可達(dá)到小型化，并借由依據(jù)100μL以下的分析液的局部分析，可進(jìn)行精度高的元素分析。另一方面，以往的分析裝置中，于借由ICP-MS進(jìn)行的局部分析時(shí)，無(wú)法將分析液量設(shè)為未達(dá)200μL的微量。這是由于在以ICP-MS進(jìn)行測(cè)定時(shí)，于測(cè)定所需時(shí)間(因測(cè)定元素?cái)?shù)的不同而異，大約為3分鐘)之間，除了導(dǎo)入于ICP-MS的分析液量之外，于從霧化器至ICP-MS的連接配管內(nèi)，也須充滿要進(jìn)行測(cè)定的分析液之故。于ICP-MS分析時(shí)，當(dāng)依據(jù)霧化器等進(jìn)行負(fù)壓吸引時(shí)，若連接配管內(nèi)的分析液用完，則會(huì)因阻力降低而產(chǎn)生未意料到的流量增加，使ICP-MS的感度產(chǎn)生大幅變化，故無(wú)法進(jìn)行正確的分析。因此，以往的分析裝置中，至少需有200μL以上的分析液。相對(duì)于此，本發(fā)明中由于連續(xù)地分析相鄰接的多個(gè)既定區(qū)域，即使對(duì)1處的區(qū)域?qū)⒎治鲆毫吭O(shè)為200μL以下，也可將在相鄰接的其他區(qū)域進(jìn)行分析的分析液接續(xù)供給至ICP-MS，所以在從霧化器至ICP-MS的配管內(nèi)，可恒常充滿有任意的分析液。因此，本發(fā)明中，與以往相比，可將每1處的用于局部分析的分析液降低為一半量以下，并可進(jìn)行高精度的元素分析。

相對(duì)于以上所說(shuō)明的局部分析用噴嘴，供給分析液的泵，較優(yōu)選為采用活塞泵、栓塞泵、注射泵等的容積式泵，特優(yōu)選為注射泵。這是由于可相對(duì)正確地維持分析液的供給量之故。

本發(fā)明的基板分析裝置中，以可借由負(fù)壓吸引，將借由以上的局部分析用噴嘴所回收的分析液輸送液體至霧化器的方式而配置。例如，將Ar等的惰性氣體供給至霧化器以產(chǎn)生負(fù)壓，借此可借由負(fù)壓將分析液輸送液體至霧化器。具體而言，當(dāng)以每分鐘1L將惰性氣體供給至霧化器時(shí)，可借由負(fù)壓將每分鐘約20～100μL的分析液輸送液體至霧化器。在此，采用負(fù)壓吸引作為分析液的供給構(gòu)件，由于不易產(chǎn)生因分析液殘存于泵內(nèi)的無(wú)效空間部分而污染之后所測(cè)定的試樣的所謂「記憶效應(yīng)」之故。本發(fā)明的分析裝置，其連續(xù)地自動(dòng)分析基板的相鄰接的多個(gè)既定區(qū)域，當(dāng)于局部分析用噴嘴與霧化器之間的供給路徑產(chǎn)生記憶效應(yīng)時(shí)，相對(duì)于基板的既定區(qū)域的分析結(jié)果變得不正確，即使在以噴嘴進(jìn)行的局部分析與ICP-MS所進(jìn)行的分析對(duì)象物的分析的同時(shí)分析中，也容易產(chǎn)生偏差。因此，當(dāng)具備泵作為流量調(diào)整構(gòu)件時(shí)，較優(yōu)選為采用對(duì)無(wú)效空間的殘留少的泵。例如可采用蠕動(dòng)泵(Peristaltic Pump)。但是當(dāng)使用蠕動(dòng)泵時(shí)，雖然無(wú)效空間的殘留少，但由于本發(fā)明以微量元素分析為目的，故須留意來(lái)自構(gòu)成泵的管的污染。適用作為霧化器的器具可適用以往一般所知者。此外，關(guān)于感應(yīng)耦合等離子質(zhì)譜分析裝置也可適用以往一般所知者。

就借由以上的自動(dòng)分析裝置來(lái)進(jìn)行分析的基板而言，可將半導(dǎo)體晶圓、玻璃基板等的各種基板作為分析對(duì)象，較優(yōu)選為半導(dǎo)體晶圓。就進(jìn)行局部分析的相鄰接的多個(gè)既定區(qū)域而言，其可僅對(duì)借由全反射熒光X射線分析法等而在某種程度上特定出雜質(zhì)元素的存在的污染區(qū)域進(jìn)行分析，或是可對(duì)基板全體連續(xù)地進(jìn)行局部分析。此外，在對(duì)基板上具有氧化膜或氮化膜等的親水性的形成膜的基板進(jìn)行分析時(shí)，較優(yōu)選為預(yù)先蝕刻去除形成膜。這是為了防止從噴嘴噴出的分析液于親水性的膜上泄漏而擴(kuò)散。

使用以上的分析裝置來(lái)自動(dòng)地分析基板表面局部的方法，可適用下列的基板局部的自動(dòng)分析方法，其包含：局部分析步驟，將從泵被供給至局部分析用噴嘴的分析液，從局部分析用噴嘴的分析液供給構(gòu)件噴出至基板表面的既定區(qū)域后，從分析液排出構(gòu)件將包含分析對(duì)象物的分析液從基板上采收至局部分析用噴嘴內(nèi)，而將基板上的既定區(qū)域內(nèi)所包含的分析對(duì)象物回收至局部分析用噴嘴內(nèi)；以及分析對(duì)象物的分析步驟，借由負(fù)壓將包含分析對(duì)象物的分析液從局部分析用噴嘴內(nèi)吸引至霧化器，并輸送液體至感應(yīng)耦合等離子質(zhì)譜分析裝置，而自動(dòng)地分析包含于分析液中的分析對(duì)象物；其中，一邊借由排氣構(gòu)件對(duì)局部分析用噴嘴內(nèi)進(jìn)行排氣時(shí)一邊進(jìn)行局部分析步驟；并借由流量調(diào)整構(gòu)件，將從泵供給至局部分析用噴嘴的分析液的流量，設(shè)為與從局部分析用噴嘴輸送液體至霧化器的分析液的流量為同量以上。

如關(guān)于上述分析裝置的發(fā)明中所詳細(xì)敘述般，在將從局部分析用噴嘴所回收的分析液自動(dòng)地輸送液體至ICP-MS的本發(fā)明中，于連續(xù)地持續(xù)進(jìn)行基板的局部分析的期間，恒常要求將從噴嘴所噴出的分析液量保持為一定。尤其是，由于借由負(fù)壓將局部分析用噴嘴所回收的分析液吸引至霧化器，故難以正確地微調(diào)整噴嘴內(nèi)的分析液量。因此，當(dāng)局部分析用噴嘴內(nèi)的分析液量過(guò)多時(shí)，從噴嘴所噴出的分析液有時(shí)會(huì)滲出至既定區(qū)域外。相反的，當(dāng)局部分析用噴嘴內(nèi)的分析液量減少時(shí)，噴出的分析液量不足。當(dāng)分析液量過(guò)于不足時(shí)，霧化器會(huì)吸引分析液周邊的空氣，而難以正確地分析。

于以上的背景下，本發(fā)明的制造方法中，借由排氣構(gòu)件將局部分析用噴嘴內(nèi)一邊排氣一邊進(jìn)行局部分析步驟，并且將從泵輸送液體至噴嘴的分析液量調(diào)整為與從噴嘴輸送液體至霧化器的分析液量為同量以上。通過(guò)排氣構(gòu)件一邊排氣一邊進(jìn)行局部分析，借此，即使局部分析用噴嘴內(nèi)的分析液量過(guò)多，也可防止分析液從噴嘴滲出。于以排氣構(gòu)件進(jìn)行的排氣中，在從局部分析用噴嘴所噴出的基板上的分析液與噴嘴端部之間導(dǎo)入一定的外部氣體，使分析液沿著噴嘴端部配置在球面上，以防止?jié)B出至噴嘴外。此外，借由流量調(diào)整構(gòu)件，將從泵供給至噴嘴的分析液的流量調(diào)整為與ICP-MS的分析流量為同量以上，借此可防止噴嘴內(nèi)的分析液量的不足。

(發(fā)明的效果)

如以上所說(shuō)明般，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于基板上的既定區(qū)域中所包含的微量元素，可自動(dòng)化地進(jìn)行分析，并且可連續(xù)地分析相鄰接的多個(gè)既定區(qū)域。因此，可較以往更減少分析液量并提升分析精度，并且也可特定出基板上的微量元素的存在位置。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例的自動(dòng)分析裝置的概略剖面圖。

圖2為實(shí)施例的局部分析用噴嘴的剖面圖。

圖3為顯示實(shí)施例的分析中的局部污染狀態(tài)及噴嘴操作的圖。

圖4為實(shí)施例的ICP-MS分析結(jié)果圖。

圖5為以往的基板分析用噴嘴的概略圖。

其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：

100 局部分析用噴嘴

120 分析液供給構(gòu)件

130 分析液排出構(gòu)件

150 噴嘴前端

160 排氣構(gòu)件

200 泵

300 霧化器

D 分析液

W 基板。

具體實(shí)施方式

以下說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。

本實(shí)施例中，使用圖1所示的自動(dòng)分析裝置來(lái)進(jìn)行基板的局部分析。局部分析用噴嘴100，其與注射泵200連接，而能夠?qū)⒎治鲆簭淖⑸浔?00輸送液體至噴嘴100內(nèi)。此外，噴嘴100內(nèi)的分析液被輸送液體至霧化器300，而能夠自動(dòng)地輸送液體至ICP-MS。于霧化器300中，可供給Ar氣體的惰性氣體供給路徑與排出管另外地連接(圖中未顯示)。

圖2為上述局部分析用噴嘴100的剖面圖。如圖2所示，局部分析用噴嘴100具有：大致呈筒狀的噴嘴本體、與注射泵200連接的供給用管120、以及與霧化器300連接的排出管130。供給用管120可將分析液從注射泵200供給至噴嘴100內(nèi)并噴出至基板W者，排出管130可從基板W回收分析液D并輸送液體至霧化器300者。此外，局部分析用噴嘴100內(nèi)具有可往箭頭方向排氣的排氣構(gòu)件160，并與排氣泵(圖中未顯示)連接。

接著說(shuō)明使用上述分析裝置的具體的分析方法。分析對(duì)象的基板，使用12吋的由硅所構(gòu)成的晶圓基板。將分別混合有10ppb(ng/mL)的Sr、Ba、Cd、Li、Mo、Pb的各元素的污染溶液，如圖3所示般局部性地每次滴入5μL于上述晶圓基板上，而制備經(jīng)局部污染的基板。

對(duì)于該已污染的基板，使用圖1所示的分析裝置來(lái)進(jìn)行局部分析。首先將包含3％HF、4％H₂O₂的分析液1500μL，充填于在注射泵與噴嘴之間連接的PFA管內(nèi)，借由注射泵將該分析液供給至噴嘴，并從供給用管將分析液100μL噴出至基板。此時(shí)，借由排氣泵以排氣速度0.3～1.0L/min往圖2的箭頭方向進(jìn)行排氣。借由以上操作將存在于基板表面的分析對(duì)象物移至分析液中后，從排出管將分析液D吸引并引入至噴嘴內(nèi)。然后從惰性氣體供給路徑，以每分鐘1.0L將Ar氣體供給至霧化器以產(chǎn)生負(fù)壓，并以約100μL/min的流量使包含分析對(duì)象物的噴嘴內(nèi)的分析液輸送液體至霧化器。接著進(jìn)行依據(jù)ICP-MS的分析。上述分析中，以描繪出如圖3的箭頭所示的線的方式，一邊以10mm/sec使噴嘴于基板上移動(dòng)，一邊將分析液噴出與吸引，而連續(xù)地進(jìn)行局部分析。此外，以與分析液往噴嘴內(nèi)的采收同時(shí)地進(jìn)行的方式，借由ICP-MS對(duì)從噴嘴內(nèi)輸送液體至霧化器的分析液進(jìn)行元素分析。再者，將與往霧化器的輸送液體為同量以上的分析液，從霧化器供給至噴嘴并噴出至基板而將基板上的分析液量維持在約100μL。由ICP-MS所進(jìn)行的分析結(jié)果如圖4所示。

如圖4般，于分析時(shí)間190、290、360、420秒附近，檢測(cè)出各分析元素的較強(qiáng)強(qiáng)度峰值。對(duì)照噴嘴的移動(dòng)速度及移動(dòng)位置、與元素峰值的檢測(cè)時(shí)間，可得知在相當(dāng)于將污染溶液滴入于晶圓上的位置的分析時(shí)間中檢測(cè)出元素峰值。從上述內(nèi)容中，可確認(rèn)到借由該分析裝置，能夠特定出各分析元素的污染位置。

關(guān)于根據(jù)上述本實(shí)施例的分析結(jié)果的各元素的檢測(cè)臨限，其與借由以往的非破壞性分析裝置進(jìn)行分析時(shí)進(jìn)行比較。本實(shí)施例中，對(duì)每次滴入5μL的10ppb(ng/mL)的各金屬元素來(lái)強(qiáng)制地污染的基板進(jìn)行分析者，該溶液中所包含的金屬原子數(shù)，例如為Fe時(shí)，約為5E+11atoms。在此，全反射熒光X射線分析裝置的檢測(cè)臨限約為1E+11atoms/cm²，由于測(cè)定部的面積為1cm²，故與強(qiáng)制污染的5μL的污染液(1液滴)幾乎相同，從本實(shí)施例的分析基板中難以檢測(cè)出Fe原子。相對(duì)于此，本實(shí)施例中，如圖4的ICP-MS結(jié)果所示般可檢測(cè)出Fe原子，根據(jù)測(cè)定的ICP-MS的脈沖強(qiáng)度所算出的檢測(cè)臨限，于5μL的液滴中約為5E+6atoms。借由縮小噴嘴的直徑并進(jìn)一步縮小與晶圓的接觸面積，可檢測(cè)出更微量的元素。如此，于本實(shí)施例的結(jié)果中，檢測(cè)感度較使用全反射熒光X射線分析裝置時(shí)更高，例如為Fe時(shí)檢測(cè)感度約高出4位數(shù)。

[產(chǎn)業(yè)上的可應(yīng)用性]

根據(jù)本發(fā)明，可使ICP-MS所進(jìn)行的局部分析予以自動(dòng)化，并且可連續(xù)地自動(dòng)分析相鄰接的多個(gè)既定區(qū)域。因此，即使是基板表面的污染量為微量的雜質(zhì)元素，也甚至可特定出存在位置及元素的種類。具體而言，根據(jù)本發(fā)明，可分析10⁵至10⁷atoms/cm²的元素。此外，可較以往更減少分析液量，而實(shí)現(xiàn)高精度的元素分析。