JP2973638B2 - 不純物の分析方法 - Google Patents
不純物の分析方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体基板および半導体
基板上薄膜などの物体の不純物の分析方法に利用され、
特に、物体の表面をプラズマ化したガスでエッチング
し、そのエッチング残渣を分析するように改良した不純
物の分析方法に関する。
基板上薄膜などの物体の不純物の分析方法に利用され、
特に、物体の表面をプラズマ化したガスでエッチング
し、そのエッチング残渣を分析するように改良した不純
物の分析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子工業分野ではデバイスの微細化に伴
い、材料やプロセス起因の金属不純物によるウェーハ汚
染（金属汚染）が、リーク電流増大、接合耐圧や酸化膜
耐圧の劣化の原因として問題になっている。デバイスの
高信頼性化を図り、生産歩留りを向上させるためには、
材料高純度化、プロセス汚染低減により金属汚染を低減
しなければならない。今後は、１０10原子／ｃｍ2 以下
のレベルまで汚染を低減させなければならないと言われ
ている。金属汚染を低減するに当たって、半導体基板中
の金属不純物を１０9 原子／ｃｍ2 以下の濃度レベルま
で定量的に把握することが不可欠である。
い、材料やプロセス起因の金属不純物によるウェーハ汚
染（金属汚染）が、リーク電流増大、接合耐圧や酸化膜
耐圧の劣化の原因として問題になっている。デバイスの
高信頼性化を図り、生産歩留りを向上させるためには、
材料高純度化、プロセス汚染低減により金属汚染を低減
しなければならない。今後は、１０10原子／ｃｍ2 以下
のレベルまで汚染を低減させなければならないと言われ
ている。金属汚染を低減するに当たって、半導体基板中
の金属不純物を１０9 原子／ｃｍ2 以下の濃度レベルま
で定量的に把握することが不可欠である。
【０００３】また、基板上につけた薄膜の特性を利用す
る技術が急速に進んでおり、基板上にポリシリコン膜お
よび窒化膜などの薄膜が形成され、利用されている。半
導体の超高集積化に伴って、これらの薄膜の高品質化が
要求され、ＮａおよびＦｅなどの金属不純物についても
濃度の低減化が要求されている。金属不純物の濃度低減
を図るにあたっては、薄膜中のこれらの不純物の濃度測
定が不可欠となっている。
る技術が急速に進んでおり、基板上にポリシリコン膜お
よび窒化膜などの薄膜が形成され、利用されている。半
導体の超高集積化に伴って、これらの薄膜の高品質化が
要求され、ＮａおよびＦｅなどの金属不純物についても
濃度の低減化が要求されている。金属不純物の濃度低減
を図るにあたっては、薄膜中のこれらの不純物の濃度測
定が不可欠となっている。
【０００４】半導体基板および半導体基板上薄膜の不純
物の分析方法として、２次イオン質量分析法（以下、Ｓ
ＩＭＳ法という。）や全反射蛍光Ｘ線分析法（以下、Ｔ
Ｒ−ＸＲＦ法という。）が用いられていた。また、半導
体基板および半導体基板上薄膜に弗酸蒸気を吹きつけて
分解し、分解物を回収液で回収して、フレームレス原子
吸光分析法などの高感度分析法（以下、弗酸蒸気分解−
原子吸光分析法という。）で分析する方法が用いられて
いた。この場合、弗酸蒸気分解−原子吸光分析法の前処
理は行っていなかった。
物の分析方法として、２次イオン質量分析法（以下、Ｓ
ＩＭＳ法という。）や全反射蛍光Ｘ線分析法（以下、Ｔ
Ｒ−ＸＲＦ法という。）が用いられていた。また、半導
体基板および半導体基板上薄膜に弗酸蒸気を吹きつけて
分解し、分解物を回収液で回収して、フレームレス原子
吸光分析法などの高感度分析法（以下、弗酸蒸気分解−
原子吸光分析法という。）で分析する方法が用いられて
いた。この場合、弗酸蒸気分解−原子吸光分析法の前処
理は行っていなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の不純物
の分析方法のうち、ＳＩＭＳ法は元素によっては感度が
不足し、かつ定量分析が難しい欠点があった。また、Ｔ
Ｒ−ＸＲＦ法も感度が不足する欠点があった。
の分析方法のうち、ＳＩＭＳ法は元素によっては感度が
不足し、かつ定量分析が難しい欠点があった。また、Ｔ
Ｒ−ＸＲＦ法も感度が不足する欠点があった。
【０００６】一方、弗酸蒸気分解−原子吸光分析法は、
極めて定量的であり、感度も元素によっては１０8 原子
／ｃｍ2 レベルまで検出されるため、金属汚染低減に効
果を上げている。しかしこの従来の弗酸蒸気分解−原子
吸光分析法は、特別な前処理を行わないため、弗酸蒸気
で分解できる自然酸化膜、熱酸化膜、膜厚の薄い（〜４
００Å）窒化膜、およびガラス膜中の不純物しか分析す
ることができず、半導体基板自体、ポリシリコン膜およ
び膜厚の厚い窒化膜の分析はできない欠点があった。
極めて定量的であり、感度も元素によっては１０8 原子
／ｃｍ2 レベルまで検出されるため、金属汚染低減に効
果を上げている。しかしこの従来の弗酸蒸気分解−原子
吸光分析法は、特別な前処理を行わないため、弗酸蒸気
で分解できる自然酸化膜、熱酸化膜、膜厚の薄い（〜４
００Å）窒化膜、およびガラス膜中の不純物しか分析す
ることができず、半導体基板自体、ポリシリコン膜およ
び膜厚の厚い窒化膜の分析はできない欠点があった。
【０００７】本発明の目的は、前記の欠点を除去するこ
とにより、特に、半導体基板および半導体基板上薄膜の
不純物について超微量分析可能な不純物の分析方法を提
供することにある。
とにより、特に、半導体基板および半導体基板上薄膜の
不純物について超微量分析可能な不純物の分析方法を提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板ま
たは半導体基板上に形成した薄膜をプラズマ化したガス
でエッチングし、前記半導体基板または前記薄膜に含ま
れる金属不純物をエッチング残渣とする工程と、前記エ
ッチング残渣を弗酸蒸気で分解して分解物を得る工程
と、前記分解物を原子吸光分析法で分析して前記半導体
基板または前記薄膜に含まれる前記金属不純物の濃度を
定量的に測定する工程とを含むことを特徴とする。
たは半導体基板上に形成した薄膜をプラズマ化したガス
でエッチングし、前記半導体基板または前記薄膜に含ま
れる金属不純物をエッチング残渣とする工程と、前記エ
ッチング残渣を弗酸蒸気で分解して分解物を得る工程
と、前記分解物を原子吸光分析法で分析して前記半導体
基板または前記薄膜に含まれる前記金属不純物の濃度を
定量的に測定する工程とを含むことを特徴とする。
【０００９】また、本発明は、前記薄膜がポリシリコン
膜または膜厚が４００Åを超える窒化膜であることがで
きる。
膜または膜厚が４００Åを超える窒化膜であることがで
きる。
【００１０】
【作用】半導体基板および半導体基板上薄膜の表面をプ
ラズマ化したガスでエッチングすると、表面不純物はす
べてエッチング残渣となって取り除かれる。そこで、こ
のエッチング残渣を分析することにより、目的とする不
純物の微量分析を高い精度で行うことが可能となる。
ラズマ化したガスでエッチングすると、表面不純物はす
べてエッチング残渣となって取り除かれる。そこで、こ
のエッチング残渣を分析することにより、目的とする不
純物の微量分析を高い精度で行うことが可能となる。
【００１１】なお、このエッチング残渣の分析は、対象
物体上のエッチング残渣を弗酸蒸気で分解し、回収液で
回収し、回収液中の不純物成分を高感度分析法である原
子吸光分析法で分析することで行うことができる。
物体上のエッチング残渣を弗酸蒸気で分解し、回収液で
回収し、回収液中の不純物成分を高感度分析法である原
子吸光分析法で分析することで行うことができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面および表
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００１３】図１は本発明の不純物の分析方法の一例を
説明するためのフローチャート、および、図２はそのエ
ッチング装置の一例の要部を示す模式的断面図である。
説明するためのフローチャート、および、図２はそのエ
ッチング装置の一例の要部を示す模式的断面図である。
【００１４】図１において、まず、半導体基板１の表面
を図２のエッチング装置でプラズマ化したガスでエッチ
ングすることにより、半導体基板表面上のエッチング残
渣２を得る。次に、このエッチング残渣２を弗酸蒸気で
分解することにより分解物３を得る。次に、この分解物
３を回収液で回収することにより回収液４を得る。そし
て最後に、この回収液４について高感度分析装置５を用
いて分析を行う。なお、図１においては、対象物体を半
導体基板１としたが、これは半導体基板上薄膜について
も同様である。
を図２のエッチング装置でプラズマ化したガスでエッチ
ングすることにより、半導体基板表面上のエッチング残
渣２を得る。次に、このエッチング残渣２を弗酸蒸気で
分解することにより分解物３を得る。次に、この分解物
３を回収液で回収することにより回収液４を得る。そし
て最後に、この回収液４について高感度分析装置５を用
いて分析を行う。なお、図１においては、対象物体を半
導体基板１としたが、これは半導体基板上薄膜について
も同様である。
【００１５】以下、具体的な実施例について詳細に説明
する。
する。
【００１６】〔実施例１〕実施例１では、シリコン基板
上のポリシリコン薄膜の分析例を示す。
上のポリシリコン薄膜の分析例を示す。
【００１７】ポリシリコン薄膜（３０００Å）を形成し
たシリコン基板１ａをエッチングチャンバー６内に設け
られたサセプター７にセットし、以下のエッチング条件
で当該ポリシリコン薄膜をエッチングした。
たシリコン基板１ａをエッチングチャンバー６内に設け
られたサセプター７にセットし、以下のエッチング条件
で当該ポリシリコン薄膜をエッチングした。
【００１８】 パワー ： ２００Ｗ ガス ： ＣＦ4 １００ＳＣＣＭ、Ｏ2 １００ＳＣ
ＣＭ 圧力 ： １Ｔｏｒｒ 温度 ： ５０℃ エッチング時間： ６分 エッチング後、シリコンウェーハ表面を弗酸の発生蒸気
で分解し、分解物を２００μｌの希薄な弗酸−過酸化水
素溶液で回収して、回収液をフレームレス原子吸光分析
装置で分析した。表１にその結果を示す。
ＣＭ 圧力 ： １Ｔｏｒｒ 温度 ： ５０℃ エッチング時間： ６分 エッチング後、シリコンウェーハ表面を弗酸の発生蒸気
で分解し、分解物を２００μｌの希薄な弗酸−過酸化水
素溶液で回収して、回収液をフレームレス原子吸光分析
装置で分析した。表１にその結果を示す。
【００１９】
【表１】 表１において、前処理バックグランドとは、エッチング
装置自体のバックグランドレベルであり、非常に低レベ
ルで金属不純物の汚染はみられない。測定されたポリシ
リコン膜中の不純物はＡｌが前処理バックグランドの約
３０倍と多いほか、Ｆｅ、ＣｕおよびＮａも２〜５倍程
度多くなっている。このことから、本発明によりシリコ
ン基板上のポリシリコン薄膜中の１０9 原子／ｃｍ2 レ
ベルの金属汚染を把握できることが分かる。
装置自体のバックグランドレベルであり、非常に低レベ
ルで金属不純物の汚染はみられない。測定されたポリシ
リコン膜中の不純物はＡｌが前処理バックグランドの約
３０倍と多いほか、Ｆｅ、ＣｕおよびＮａも２〜５倍程
度多くなっている。このことから、本発明によりシリコ
ン基板上のポリシリコン薄膜中の１０9 原子／ｃｍ2 レ
ベルの金属汚染を把握できることが分かる。
【００２０】また、シリコン基板においても、ポリシリ
コン薄膜をほぼ同様の条件で処理すれば、一定量の分解
および分析が可能である。
コン薄膜をほぼ同様の条件で処理すれば、一定量の分解
および分析が可能である。
【００２１】また、本発明で用いるエッチング装置は、
図２に示したダウンストリームタイプのようにエッチン
グ装置自体からの金属汚染のないものであればよい。
図２に示したダウンストリームタイプのようにエッチン
グ装置自体からの金属汚染のないものであればよい。
【００２２】〔実施例２〕実施例２では、窒化膜を本発
明の方法で分析した例を示す。本実施例２でも図１の処
理を行い、分析を行った。
明の方法で分析した例を示す。本実施例２でも図１の処
理を行い、分析を行った。
【００２３】窒化膜（１０００Å）を形成したシリコン
基板１ａを実施例１と同様に図２のエッチング装置によ
り、以下のエッチング条件で当該窒化膜をエッチングし
た。
基板１ａを実施例１と同様に図２のエッチング装置によ
り、以下のエッチング条件で当該窒化膜をエッチングし
た。
【００２４】 パワー ： ２００Ｗ ガス ： ＣＦ4 １００ＳＣＣＭ、Ｏ2 １００ＳＣ
ＣＭ 圧力 ： １Ｔｏｒｒ 温度 ： ５０℃ エッチング時間： ２．５分 エッチング後、シリコンウェーハ表面を弗酸の発生蒸気
で分解し、分解物を２００μｌの希薄な弗酸−過酸化水
素溶液で回収して、回収液をフレームレス原子吸光分析
装置で分析した。表２にその結果を示す。
ＣＭ 圧力 ： １Ｔｏｒｒ 温度 ： ５０℃ エッチング時間： ２．５分 エッチング後、シリコンウェーハ表面を弗酸の発生蒸気
で分解し、分解物を２００μｌの希薄な弗酸−過酸化水
素溶液で回収して、回収液をフレームレス原子吸光分析
装置で分析した。表２にその結果を示す。
【００２５】
【表２】 測定されたシリコン基板上窒化膜中の不純物は、Ａｌが
約６０倍多く検出されているほか、Ｆｅ、Ｃｕは４〜２
０倍程度検出されている。前処理バックグランドは非常
に低レベルなことからエッチング装置からの汚染はな
い。よって、本発明により、シリコン基板上の４００Å
以上の膜厚の厚い窒化膜中の金属不純物を１０9 原子／
ｃｍ2 レベルで分析できることが分かる。
約６０倍多く検出されているほか、Ｆｅ、Ｃｕは４〜２
０倍程度検出されている。前処理バックグランドは非常
に低レベルなことからエッチング装置からの汚染はな
い。よって、本発明により、シリコン基板上の４００Å
以上の膜厚の厚い窒化膜中の金属不純物を１０9 原子／
ｃｍ2 レベルで分析できることが分かる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、弗酸の発生蒸気で
基板または薄膜を分解し、基板上の分解物を回収液で回
収し、回収液中の不純物成分を高感度分析装置で分析す
る前に、基板または薄膜をプラズマ化したガスでエッチ
ングをし、そのエッチング残渣を分析することにより、
従来分析することのできなかった半導体基板自体、ポリ
シリコン膜あるいは４００Å以上の膜厚の厚い窒化膜な
どを分析することができる効果がある。従って、本発明
の分析方法を用いることによって、金属汚染の低減が可
能になり、高品質、高生産歩留りの半導体製品が製造す
ることができ、その効果は大である。
基板または薄膜を分解し、基板上の分解物を回収液で回
収し、回収液中の不純物成分を高感度分析装置で分析す
る前に、基板または薄膜をプラズマ化したガスでエッチ
ングをし、そのエッチング残渣を分析することにより、
従来分析することのできなかった半導体基板自体、ポリ
シリコン膜あるいは４００Å以上の膜厚の厚い窒化膜な
どを分析することができる効果がある。従って、本発明
の分析方法を用いることによって、金属汚染の低減が可
能になり、高品質、高生産歩留りの半導体製品が製造す
ることができ、その効果は大である。
【図１】本発明の不純物分析方法の一例を説明するため
のフローチャート。
のフローチャート。
【図２】そのエッチング装置の一例の要部を示す模式的
断面図。
断面図。
１ 半導体基板 １ａ シリコン基板 ２ エッチング残渣 ３ 分解物 ４ 回収液 ５ 高感度分析装置 ６ エッチングチャンバー ７ サセプター
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板または半導体基板上に形成し
た薄膜をプラズマ化したガスでエッチングし、前記半導
体基板または前記薄膜に含まれる金属不純物をエッチン
グ残渣とする工程と、 前記エッチング残渣を弗酸蒸気で分解して分解物を得る
工程と、 前記分解物を原子吸光分析法で分析して前記半導体基板
または前記薄膜に含まれる前記金属不純物の濃度を定量
的に測定する工程と を含む ことを特徴とする不純物の分
析方法。 - 【請求項２】 前記薄膜がポリシリコン膜または膜厚が
４００Åを超える窒化膜である請求項１記載の不純物の
分析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3249602A JP2973638B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 不純物の分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3249602A JP2973638B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 不純物の分析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0590378A JPH0590378A (ja) | 1993-04-09 |
| JP2973638B2 true JP2973638B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=17195464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3249602A Expired - Fee Related JP2973638B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 不純物の分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2973638B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100557702B1 (ko) * | 2000-06-22 | 2006-03-07 | 주식회사 실트론 | 실리콘웨이퍼의 국부 에칭을 통한 불순물 분석 방법 |
| KR100459078B1 (ko) * | 2001-12-26 | 2004-12-03 | 주식회사 실트론 | 실리콘 웨이퍼의 금속 불순물 분석을 위한 에칭장치 |
| JP3860561B2 (ja) | 2003-06-27 | 2006-12-20 | タイコエレクトロニクスアンプ株式会社 | Ｉｃソケット |
| JP4514553B2 (ja) | 2004-08-11 | 2010-07-28 | タイコエレクトロニクスジャパン合同会社 | Ｉｃソケットおよびｉｃソケット組立体 |
| JP6118031B2 (ja) | 2012-03-15 | 2017-04-19 | 株式会社東芝 | 不純物分析装置及び方法 |
| JP6530289B2 (ja) | 2015-09-11 | 2019-06-12 | 東芝メモリ株式会社 | 分析前処理装置 |
| CN111336792B (zh) * | 2018-12-19 | 2022-03-11 | 江苏鲁汶仪器有限公司 | 一种干燥微水珠的腔体 |
-
1991
- 1991-09-27 JP JP3249602A patent/JP2973638B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0590378A (ja) | 1993-04-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |