在使用衰减的全反射的远紫外分光法中，通过使用全反射光的衰减波来测量全反射光。其穿透深度在远紫外范围内的波长范围内等于或大于１５０ｎｍ，其中穿透深度取决于远紫外光的波长、待测量对象的折射率、所述探针的光学材料的折射率以及远紫外光在探针与对象的界面处的入射角。全反射衰减型探针由光学材料制成，所述光学材料被选择为使得穿透深度在远紫外波长范围内等于或高于１５０ｎｍ，并且所述探针与待测量对象在界面处进行接触，并且在所述波长范围内远紫外光以大于临界角的入射角入射在界面上，以便使穿透深度等于或高于１５０ｎｍ。测量来自界面的全反射光并且确定待测量对象的吸光率。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种 使用远紫外范围内的衰减的全反射的分光分析法。
技术介绍
近年来，在半导体制造工艺等中，需要测量水溶液中的微小浓度。例如，需要精确 地、简单且迅速地测量和管理硅晶圆等的蚀刻过程中所使用的蚀刻液或清洗液中的浓度。专利技术人提出一种使用远紫外分光法的化学分析法，以便分析水溶液中溶 质的微小浓度(日本专利特开2005-214863号公报，以及AppliedSpectroscopy Vol. 58(2004)910-916)。在该分析法中，在远紫外范围中出现的水的吸收带(由于水分子 的η — σ *跃迁)的峰值的较高波长侧的斜坡部分(例如170 210nm)中测量远紫外光 的吸收。由于该吸收带对水分子的氢键的变化非常敏感，所以与近红外分光法或红外分光 法相比可以以更高的灵敏度进行对水溶液中的水合成分的定量测量。在某些情况下，可溶 解于水的成分本身的吸收光谱也出现在300nm以下的远紫外范围中，并且利用170 300nm 之间的波长范围内的远紫外分光法可对多种可溶解成分进行分析。但是，当透射光的测量波长在远紫外范围内进一步变短时，由于水的光吸收变得 更大，并且透射率变得更小。因此，如果具有非常短的光路的光室不可用，则分光测量变得 不可能。为了解决该问题，专利技术人着眼于全反射衰减型光学探针(ATR探针)。在此解释由 于衰减的全反射的光吸收。当进入折射率较高的介质(诸如合成石英)的光线入射到该介 质与折射率较低的另一介质(例如，待测量样本，诸如水)之间的界面时，如果入射角大于 临界角，则光线被全反射。然而，光线在折射率较低的该另一介质中穿透波长量级的一定距 离，在界面的方向上传播，并被反射。此穿透的光线被称为衰减波。衰减波的电场的幅度在 反射点处最大，并且其在沿着界面的方向及与界面垂直的方向迅速衰减。电场的幅度衰减 至Ι/e的距离被称为穿透深度(penetration depth)。依据全反射衰减型分光法，由于衰减 波的波长量级的穿透光被吸收，并且可在反射光中检测该光吸收。在传统的透射光谱测量 中，由于穿透深度对应于光路长度，所以理论上可以实现与利用非常短的光路长度得到的 吸收光谱类似的吸收光谱。注意，ATR探针的材料是受限的，因为其在测量波长范围内应当具有总是高于样本 的折射率和足够的透射率。因此，专利技术人认为，因为上述关于折射率和透射率的条件必须要 满足，所以需要一种特殊类型的ATR探针，以便测量在远紫外范围内水中的由于η — σ*跃 迁的吸收带，并且专利技术人提出一种特殊类型的ATR探针(日本专利特开2007-279025号公 报)。本专利技术可适用于半导体工艺中所使用的处理液的浓度测量，并且在此解释现有技 术的浓度测量。对于用于硅晶圆清洗过程和光蚀刻过程等中的混合酸的处理液以及具有诸 如羟基的基成分的清洗液等，从产量、安全、工作效率等的角度来看浓度管理是必要的，并 且对于浓度管理来说需要浓度分析。近年来，提出了各种类型的方法(例如，日本专利特开 2007-155494号公报、日本专利特开2006-234663号公报、日本专利特开平07-12713号公报)。然而，在这些测量方法中，例如，对从处理容器溢流的清洗液进行采样，或者对循环管 道中的液体进行采样。因此它们不能直接用于实时地测量浓度。近年来，由于蚀刻和清洗 过程以高精确度被控制，因此需要监视处理容器中的清洗液中的正确浓度，并且还需要测 量处理液中的浓度分布。为了解决这样的问题，提出了浸入型的紧凑光学探针(日本专利 特开2006-23200号公报)，并且其可以用于对容器中的任何点处的温度和溶质浓度进行在 线测量。然而，将探针浸入容器中在影响容器中的清洗液的循环方面以及在降低待浸入的 晶圆(一个或多个)的容量方面存在问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是在不使用具有特殊结构的ATR探针的情况下执行远紫外分光法。本专利技术的另一目的是在不对清洗液进行采样的情况下、在原处实时测量清洗过程 中的清洗液中的成分的浓度。在根据本专利技术的用于远紫外全反射衰减型分光法的利用探针测量全反射光的方 法中，在远紫外波长范围内，全反射光的衰减波的穿透深度等于或高于150nm。穿透深度由 远紫外光的波长、待测量对象的折射率、探针的光学材料的折射率以及进入探针和对象之 间的界面的远紫外光的入射角决定。全反射衰减型探针由以下光学材料制成该光学材料 被选择为使得穿透深度在远紫外波长范围内等于或高于150nm，并且使得探针与待测量对 象在与其的界面处相接触。远紫外光入射到该界面上，并且该光在该波长范围内具有大于 临界角的入射角，以使得穿透深度等于或高于150nm。测量来自界面的全反射光并且获得待 测量对象的吸光率。根据本专利技术的用于利用全反射衰减型远紫外分光法测量浓度的第一设备包括全 反射衰减型探针，该探针由合成石英制成，被固定到用于容纳用于半导体的清洗液的清洗 容器的由合成石英制成的壁并与其成为一体；引导光学系统，用于将远紫外光线以大于临 界角的入射角引导到探针与清洗液之间的界面；以及接收光学系统，用于利用光探测器接 收从该界面反射的全反射光。根据本专利技术的用于测量浓度的第二设备被布置在旋转台旁边，在该旋转台上放置 有半导体，并且向该旋转台喷射用于半导体的清洗液，所述第二设备包括全反射衰减型探 针，其由合成石英制成，并且被布置在清洗液从旋转台跌落的位置处；引导光学系统，用于 将由光源产生的远紫外光线以大于临界角的入射角引导到探针与清洗液之间的界面；以及 接收光学系统，用于利用光探测器接收从探针的所述界面反射的全反射光。根据本专利技术的用于测量浓度的第三设备与管道结合成一体，用于半导体的清洗液 流过所述管道，所述管道由合成石英制成，所述第三设备包括全反射衰减型探针，该探针 由合成石英制成，被固定到用于容纳用于清洗半导体的清洗液的清洗容器的由合成石英制 成的壁并与其成为一体；引导光学系统，用于将由光源产生的远紫外光线以大于临界角的 入射角引导到探针与清洗液之间的界面；以及接收光学系统，用于利用光探测器接收从探 针的所述界面反射的全反射光。通过在特定条件下 优化ATR探针的材料和远紫外光的波长范围，可以利用ATR远 紫外分光法非常灵敏地测量水溶液中溶质的浓度。另外，在半导体制造工艺中，通过使用 ATR远紫外分光法，可以在短时间内在原处灵敏地测量用于半导体的清洗液的浓度。附图说明图1是各种光学材料在远紫外范围内的折射率的波长依赖性的图表。图2是在石英探针的全反射平面处进入水中的衰减波的穿透深度的图表。图3是在蓝宝石探针的全反射平面处进入水中的衰减波的穿透深度的图表。图4是利用石英ATR探针和利用蓝宝石ATR探针测量的水的吸光率的图表。图5是利用石英ATR探针和利用蓝宝石ATR探针测量的NaI水溶液的吸光率的图 表。图6是用于批量清洗过程中的半导体清洗系统的图。图7是提供在浓度测量设备中的光学测量部分的图。图8是用于测量板料给送型半导体清洗系统中的清洗液中的成分浓度的设备的 图。图9是使用中空光纤的光学系统的一部分的图。图10是使用中空光纤的光学系统的一部分的图。具体实施例方式现在参考附图，下面对本专利技术的实施例进行说明。如上所述，专利技术人认为，由于ATR探针的材料的折射率应当大于样本物质的折射 率这一全本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于利用远紫外全反射衰减型探针测量全反射光的方法，其中全反射光的衰减波的穿透深度在远紫外波长范围内等于或高于１５０ｎｍ，所述穿透深度取决于远紫外光的波长、待测量对象的折射率、所述探针的光学材料的折射率以及所述远紫外光在所述探针和所述对象之间的界面上的入射角，所述方法包括：提供由光学材料制成的全反射衰减型探针以使所述探针在所述探针与待测量对象之间的界面处与所述对象相接触，所述光学材料被选择为使得所述穿透深度在远紫外波长范围内等于或高于１５０ｎｍ；使所述远紫外光入射在所述界面上，该光具有处于所述波长范围内的波长并且具有大于临界角的入射角以便使所述穿透深度等于或高于１５０ｎｍ；以及测量来自所述界面的全反射光，以确定待测量对象的吸光率。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：东升，苅山直美，池羽田晶文，
申请(专利权)人：仓敷纺绩株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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