JP2001223251A - 石英中に含有される金属の分析方法 - Google Patents
石英中に含有される金属の分析方法Info
- Publication number
- JP2001223251A JP2001223251A JP2000029806A JP2000029806A JP2001223251A JP 2001223251 A JP2001223251 A JP 2001223251A JP 2000029806 A JP2000029806 A JP 2000029806A JP 2000029806 A JP2000029806 A JP 2000029806A JP 2001223251 A JP2001223251 A JP 2001223251A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- analyzed
- quartz
- analysis method
- thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Weting (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定能力が高く、測定精度も高い、石英中に
含有される金属の分析方法を提供する。 【解決手段】 石英試料片１をフッ酸中に浸漬して所定
の深さに位置する被分析層を露出させ、露出面にフッ酸
や硝酸などの分解液２を滴下して極薄い被分析層の厚さ
分だけ分解させ、分解液２を回収する。分解液２を原子
吸光分析法（ＡＡＳ）などにより定量分析して分解液２
中に含まれる金属量を測定する。分解前後の石英試料の
厚さの差と滴下した分解液２の面積とから分解した被分
析層の体積を求め、前記分解液２に含まれている金属量
とから前記被分析層の含有金属濃度、ひいては前記被分
析層の拡散係数を算出する。
含有される金属の分析方法を提供する。 【解決手段】 石英試料片１をフッ酸中に浸漬して所定
の深さに位置する被分析層を露出させ、露出面にフッ酸
や硝酸などの分解液２を滴下して極薄い被分析層の厚さ
分だけ分解させ、分解液２を回収する。分解液２を原子
吸光分析法（ＡＡＳ）などにより定量分析して分解液２
中に含まれる金属量を測定する。分解前後の石英試料の
厚さの差と滴下した分解液２の面積とから分解した被分
析層の体積を求め、前記分解液２に含まれている金属量
とから前記被分析層の含有金属濃度、ひいては前記被分
析層の拡散係数を算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は石英の分析方法に係
り、更に詳細にはシリコンウエハなどの半導体基板を熱
処理する処理装置を構成する石英製品に含まれる金属含
有量を定量分析する分析方法に関する。
り、更に詳細にはシリコンウエハなどの半導体基板を熱
処理する処理装置を構成する石英製品に含まれる金属含
有量を定量分析する分析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体ウエハを熱処理する熱
処理装置では、複数枚の半導体ウエハを略水平に保持し
た状態で熱処理装置に収容し、熱処理装置内のヒータで
加熱する構造となっている。図７は代表的な熱処理装置
の概略構成を示した垂直断面図である。
処理装置では、複数枚の半導体ウエハを略水平に保持し
た状態で熱処理装置に収容し、熱処理装置内のヒータで
加熱する構造となっている。図７は代表的な熱処理装置
の概略構成を示した垂直断面図である。
【０００３】この図７に示したように、複数枚の半導体
ウエハが熱処理装置内に収容されている。熱処理装置内
では略円筒形の石英ガラス炉心管が配設されており、半
導体ウエハはこれらを略水平に保持するウエハーポート
と共に前記石英ガラス炉心管内に収容され、略真空に保
たれた状態で、石英ガラス炉心管を包囲するように配設
されたヒータからの熱で加熱処理される。
ウエハが熱処理装置内に収容されている。熱処理装置内
では略円筒形の石英ガラス炉心管が配設されており、半
導体ウエハはこれらを略水平に保持するウエハーポート
と共に前記石英ガラス炉心管内に収容され、略真空に保
たれた状態で、石英ガラス炉心管を包囲するように配設
されたヒータからの熱で加熱処理される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、熱処理装置
を構成する部材には金属製の部材もあり、加熱の際に当
該金属性部材から金属原子が熱拡散などにより石英製品
の表面に付着する。
を構成する部材には金属製の部材もあり、加熱の際に当
該金属性部材から金属原子が熱拡散などにより石英製品
の表面に付着する。
【０００５】石英製品表面に付着した金属原子は石英製
品内部方向に拡散する。特に石英製品が石英ガラス炉心
管の場合、石英中を拡散した金属原子が石英ガラス炉心
管内部の熱処理中の半導体ウエハに付着することによ
り、いわゆるコンタミネーションとなり半導体ウエハの
不良発生の原因となる。
品内部方向に拡散する。特に石英製品が石英ガラス炉心
管の場合、石英中を拡散した金属原子が石英ガラス炉心
管内部の熱処理中の半導体ウエハに付着することによ
り、いわゆるコンタミネーションとなり半導体ウエハの
不良発生の原因となる。
【０００６】ここで、石英ガラス炉心管の物性や組成が
前記銅の拡散、汚染と関係があると考えられるため、石
英ガラス炉心管を形成する石英材料の物性や組成を管理
する必要がある。特に、石英ガラス中を銅などの金属原
子が拡散するときの拡散係数が汚染物質の移動速度を把
握する上での指標となるため、この拡散係数を正確に把
握することが重要である。
前記銅の拡散、汚染と関係があると考えられるため、石
英ガラス炉心管を形成する石英材料の物性や組成を管理
する必要がある。特に、石英ガラス中を銅などの金属原
子が拡散するときの拡散係数が汚染物質の移動速度を把
握する上での指標となるため、この拡散係数を正確に把
握することが重要である。
【０００７】しかし、石英ガラス炉心管を製造するメー
カーから提供される、石英ガラス管炉心管を構成する石
英材料についての拡散係数データは各メーカーごとにば
らつきが大きく、比較するメーカーどうしの間では最大
１０5倍程度もの差が見られるため、製品石英ガラス炉
心管の品質をメーカー側から提供された拡散係数データ
で判断することは現実的でないという問題がある。
カーから提供される、石英ガラス管炉心管を構成する石
英材料についての拡散係数データは各メーカーごとにば
らつきが大きく、比較するメーカーどうしの間では最大
１０5倍程度もの差が見られるため、製品石英ガラス炉
心管の品質をメーカー側から提供された拡散係数データ
で判断することは現実的でないという問題がある。
【０００８】また、従来の方法で測定された石英ガラス
炉心管の拡散係数はＳＩＭＳ法（二次イオン質量分析
法）や光学的方法によるが、ＳＩＭＳ法では、検出下限
が４．８ｐｐｍと低く、また分析領域（深さ）も２００
μｍ程度と小さく、測定能力が低い、測定精度が低い、
などの問題がある。
炉心管の拡散係数はＳＩＭＳ法（二次イオン質量分析
法）や光学的方法によるが、ＳＩＭＳ法では、検出下限
が４．８ｐｐｍと低く、また分析領域（深さ）も２００
μｍ程度と小さく、測定能力が低い、測定精度が低い、
などの問題がある。
【０００９】一方、光学的方法では深さ分解能が０．５
ｍｍと厚すぎ、検出下限も１０ｐｐｂであり、測定能
力、測定精度ともに十分満足できるものではなかった。
ｍｍと厚すぎ、検出下限も１０ｐｐｂであり、測定能
力、測定精度ともに十分満足できるものではなかった。
【００１０】本発明は上記従来の分析方法の問題点を解
決するためになされた発明である。
決するためになされた発明である。
【００１１】即ち本発明は、測定能力が高く、測定精度
も高い、石英中に含有される金属の分析方法を提供する
ことを目的とする。
も高い、石英中に含有される金属の分析方法を提供する
ことを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の分析方法は、石
英試料の所望の深さの被分析層の表面を露出させる工程
と、前記石英試料の厚さを測定する工程と、前記被分析
層を化学的に分解して分解物を得る工程と、前記化学的
に分解された後の石英試料の厚さを測定して前記被分析
層の厚さを求める工程と、前記分解物と前記被分析層の
厚さとから前記被分析層中に含まれる金属含有量を求め
る工程と、を具備する。
英試料の所望の深さの被分析層の表面を露出させる工程
と、前記石英試料の厚さを測定する工程と、前記被分析
層を化学的に分解して分解物を得る工程と、前記化学的
に分解された後の石英試料の厚さを測定して前記被分析
層の厚さを求める工程と、前記分解物と前記被分析層の
厚さとから前記被分析層中に含まれる金属含有量を求め
る工程と、を具備する。
【００１３】上記分析方法において、前記被分析層の表
面を露出させる工程としては、前記石英試料表面をフッ
酸（ＨＦ）でエッチングする工程を挙げることができ
る。
面を露出させる工程としては、前記石英試料表面をフッ
酸（ＨＦ）でエッチングする工程を挙げることができ
る。
【００１４】また、上記分析方法において、前記分解物
を得る工程として、前記露出した被分析層表面に分解液
を滴下する工程と、前記被分析層表面に分解液を所定時
間保持せしめ、前記被分析層を分解して分解液を形成す
る工程と、前記分解液を回収する工程と、前記回収した
分解液中の金属量を定量分析する工程と、を具備する工
程を挙げることができる。
を得る工程として、前記露出した被分析層表面に分解液
を滴下する工程と、前記被分析層表面に分解液を所定時
間保持せしめ、前記被分析層を分解して分解液を形成す
る工程と、前記分解液を回収する工程と、前記回収した
分解液中の金属量を定量分析する工程と、を具備する工
程を挙げることができる。
【００１５】この分析方法において、前記分解液とし
て、フッ酸（ＨＦ）単独、又は、硝酸、塩酸、硫酸、及
び、過酸化水素からなる群から選択される一又はニ以上
とフッ酸（ＨＦ）との混合液を挙げることができる。
て、フッ酸（ＨＦ）単独、又は、硝酸、塩酸、硫酸、及
び、過酸化水素からなる群から選択される一又はニ以上
とフッ酸（ＨＦ）との混合液を挙げることができる。
【００１６】また上記分析方法において、前記定量分析
する工程として、原子吸光分析法（ＡＡＳ）、ＩＣＰ―
ＡＥＳ（誘導結合プラズマ原子発光分析法）、又はＩＣ
Ｐ―ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析法）により行なわ
れる工程を挙げることができる。
する工程として、原子吸光分析法（ＡＡＳ）、ＩＣＰ―
ＡＥＳ（誘導結合プラズマ原子発光分析法）、又はＩＣ
Ｐ―ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析法）により行なわ
れる工程を挙げることができる。
【００１７】本発明の他の分析方法は、石英試料の所定
の深さに位置する被分析層の表面を露出させる第１の工
程と、前記石英試料の厚さを測定する第２の工程と、前
記被分析層を化学的に分解して分解物を得る第３の工程
と、前記化学的に分解された後の石英試料の厚さを測定
して前記被分析層の厚さを求める第３の工程と、前記分
解物と前記被分析層の厚さとから前記被分析層中に含ま
れる金属含有量を求める第４の工程と、前記被分析層の
更に厚さ方向内側に隣接する被分析層の表面を露出させ
る第５の工程と、前記第２の工程〜前記第５の工程を繰
り返すことにより前記石英試料の厚さ方向の金属分布を
求め、それにより前記石英試料の拡散係数を求めること
を特徴とする。
の深さに位置する被分析層の表面を露出させる第１の工
程と、前記石英試料の厚さを測定する第２の工程と、前
記被分析層を化学的に分解して分解物を得る第３の工程
と、前記化学的に分解された後の石英試料の厚さを測定
して前記被分析層の厚さを求める第３の工程と、前記分
解物と前記被分析層の厚さとから前記被分析層中に含ま
れる金属含有量を求める第４の工程と、前記被分析層の
更に厚さ方向内側に隣接する被分析層の表面を露出させ
る第５の工程と、前記第２の工程〜前記第５の工程を繰
り返すことにより前記石英試料の厚さ方向の金属分布を
求め、それにより前記石英試料の拡散係数を求めること
を特徴とする。
【００１８】上記分析方法において、前記第１の工程及
び第５の工程として、前記石英試料表面をフッ酸（Ｈ
Ｆ）でエッチングする工程を挙げることができる。
び第５の工程として、前記石英試料表面をフッ酸（Ｈ
Ｆ）でエッチングする工程を挙げることができる。
【００１９】また上記分析方法において、前記分解物を
得る第３の工程として、前記露出した被分析層表面に分
解液２を滴下する工程と、前記被分析層表面に分解液を
所定時間保持せしめ、前記被分析層を分解して分解液を
形成する工程と、前記分解液を回収する工程と、前記回
収した分解液中の金属量を定量分析する工程と、を具備
する工程を挙げることができる。
得る第３の工程として、前記露出した被分析層表面に分
解液２を滴下する工程と、前記被分析層表面に分解液を
所定時間保持せしめ、前記被分析層を分解して分解液を
形成する工程と、前記分解液を回収する工程と、前記回
収した分解液中の金属量を定量分析する工程と、を具備
する工程を挙げることができる。
【００２０】この分析方法において、前記分解液とし
て、フッ酸（ＨＦ）単独、又は、硝酸、塩酸、硫酸、及
び、過酸化水素からなる群から選択される一又はニ以上
とフッ酸（ＨＦ）との混合液を挙げることができる。
て、フッ酸（ＨＦ）単独、又は、硝酸、塩酸、硫酸、及
び、過酸化水素からなる群から選択される一又はニ以上
とフッ酸（ＨＦ）との混合液を挙げることができる。
【００２１】上記分析方法において、前記定量分析する
工程として、原子吸光分析法（ＡＡＳ）、ＩＣＰ―ＡＥ
Ｓ（誘導結合プラズマ原子発光分析法）、又はＩＣＰ―
ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析法）により行なわれる
工程を挙げることができる。
工程として、原子吸光分析法（ＡＡＳ）、ＩＣＰ―ＡＥ
Ｓ（誘導結合プラズマ原子発光分析法）、又はＩＣＰ―
ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析法）により行なわれる
工程を挙げることができる。
【００２２】本発明の分析方法では、石英試料の表面を
薄い被分析層に分け、被分析層毎に化学的に分析するの
で、高精度の分析結果が得られ、信頼性の高い拡散係数
を求めることができる。
薄い被分析層に分け、被分析層毎に化学的に分析するの
で、高精度の分析結果が得られ、信頼性の高い拡散係数
を求めることができる。
【００２３】また、同一試料について外側から内側に向
って隣接する多数の断層状に区切り、各層毎に化学的に
分析するので金属原子の拡散する様子を詳細に検証する
ことができ、それにより高精度の拡散係数を求めること
ができる。
って隣接する多数の断層状に区切り、各層毎に化学的に
分析するので金属原子の拡散する様子を詳細に検証する
ことができ、それにより高精度の拡散係数を求めること
ができる。
【００２４】更に酸処理による化学的な方法で被分析層
を露出させたり、分解液により石英試料の極表面のみを
分解して分析するので、任意の深さの非常に薄い分析層
単位で分析することができ、石英試料中の拡散係数の分
布を厚さ方向に分析することができる。
を露出させたり、分解液により石英試料の極表面のみを
分解して分析するので、任意の深さの非常に薄い分析層
単位で分析することができ、石英試料中の拡散係数の分
布を厚さ方向に分析することができる。
【００２５】更に分解液は分解液自身の表面張力により
保持させるので容器などからの汚染物の混入を最小限に
抑えることができ、高精度の分析ができる。
保持させるので容器などからの汚染物の混入を最小限に
抑えることができ、高精度の分析ができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一つの実施形態に
ついて説明する。図１は本実施形態に係る分析方法のフ
ローを示したフローチャートであり、図２は同方法を実
施する様子を模式的に示した図である。
ついて説明する。図１は本実施形態に係る分析方法のフ
ローを示したフローチャートであり、図２は同方法を実
施する様子を模式的に示した図である。
【００２７】本実施形態に係る分析方法を実施するにあ
たり、まず矩形又は正方形の試料片１を用意し、この試
料片１を表面処理液、例えばフッ酸（ＨＦ）中に浸漬し
て試料片１の表面をエッチングして被分析層としの層、
例えば試料片１の表面から１０μｍの深さの層の表面を
露出させる（ステップ１）。このときにエッチングする
層の厚さは使用するフッ酸などの処理液の濃度やエッチ
ングを行なう時間、温度などの条件を適宜調節すること
により制御できる。
たり、まず矩形又は正方形の試料片１を用意し、この試
料片１を表面処理液、例えばフッ酸（ＨＦ）中に浸漬し
て試料片１の表面をエッチングして被分析層としの層、
例えば試料片１の表面から１０μｍの深さの層の表面を
露出させる（ステップ１）。このときにエッチングする
層の厚さは使用するフッ酸などの処理液の濃度やエッチ
ングを行なう時間、温度などの条件を適宜調節すること
により制御できる。
【００２８】次にフッ酸中から試料片１を取り出し、洗
浄して乾燥させた後、試料片１の厚さを測定する（ステ
ップ２）。この厚さ測定にはマイクロメーターや電磁波
を用いた各種既知の測定方法で測定すれば良い。このと
きの厚さを例えばｄｎとして記録しておく。
浄して乾燥させた後、試料片１の厚さを測定する（ステ
ップ２）。この厚さ測定にはマイクロメーターや電磁波
を用いた各種既知の測定方法で測定すれば良い。このと
きの厚さを例えばｄｎとして記録しておく。
【００２９】次に、試料片１の片面に分解液２として、
例えばフッ酸と硝酸との混合液を滴下する（ステップ
３）。このときの分解液２はフッ酸単独でもよく、フッ
酸と他の酸、例えば硝酸、塩酸、硫酸等を混合したもの
でもよく、フッ酸と過酸化水素とを混合したものでも良
い。石英中の金属原子の溶存性の点を考慮するとフッ酸
と硝酸との混合液を用いるのが好ましい。
例えばフッ酸と硝酸との混合液を滴下する（ステップ
３）。このときの分解液２はフッ酸単独でもよく、フッ
酸と他の酸、例えば硝酸、塩酸、硫酸等を混合したもの
でもよく、フッ酸と過酸化水素とを混合したものでも良
い。石英中の金属原子の溶存性の点を考慮するとフッ酸
と硝酸との混合液を用いるのが好ましい。
【００３０】分解液２の組成や濃度、混合液中の混合比
率などは例えば試料片１の石英の表面を３０分程度で１
０μｍずつ分解していくのに適切な値に調節するのが好
ましい。
率などは例えば試料片１の石英の表面を３０分程度で１
０μｍずつ分解していくのに適切な値に調節するのが好
ましい。
【００３１】分解液２を滴下したら、そのまま適当な温
度で保持し、石英試料片１表面が極薄い層、例えば厚さ
が１０μｍ程度の層だけ分解させる（ステップ４）。こ
のとき、分解液２は分解液２自身の表面張力により試料
片１上に保持されるので蓋や容器などは不要である。そ
のため、この分解時に分解液２が容器に付着した物質に
より汚染されたり、蓋に付着して分解液２の量が変動す
ることがない。また分解液２が広がる面積Ｓを測定する
か、予め面積が既知Ｓの範囲に分解液２が広がるように
して保持する。
度で保持し、石英試料片１表面が極薄い層、例えば厚さ
が１０μｍ程度の層だけ分解させる（ステップ４）。こ
のとき、分解液２は分解液２自身の表面張力により試料
片１上に保持されるので蓋や容器などは不要である。そ
のため、この分解時に分解液２が容器に付着した物質に
より汚染されたり、蓋に付着して分解液２の量が変動す
ることがない。また分解液２が広がる面積Ｓを測定する
か、予め面積が既知Ｓの範囲に分解液２が広がるように
して保持する。
【００３２】この分解液２を保持するときの時間や条件
は設計事項であるが、例えば３０分程度で石英表面が１
０μｍ程度分解されるように調節するのが好ましい。
は設計事項であるが、例えば３０分程度で石英表面が１
０μｍ程度分解されるように調節するのが好ましい。
【００３３】次いで所定時間が経過して分解が終了した
ら、分解液２を回収する（ステップ５）。
ら、分解液２を回収する（ステップ５）。
【００３４】かくして得た分解液２を定量分析装置にか
けて、分解液２中に含まれる金属、例えば銅の含有量を
分析する（ステップ６）。このときに用いる定量分析装
置はどのような装置を用いても良いが、代表的には例え
ば原子吸光分析（ＡＡＳ）装置やＩＣＰ―ＡＥＳ（誘導
結合プラズマ原子発光分析法）、或いはＩＣＰ−ＭＳ
（誘導結合プラズマ質量分析法）を用いることができ
る。このときに得た金属量を例えばＣｎとして記録す
る。
けて、分解液２中に含まれる金属、例えば銅の含有量を
分析する（ステップ６）。このときに用いる定量分析装
置はどのような装置を用いても良いが、代表的には例え
ば原子吸光分析（ＡＡＳ）装置やＩＣＰ―ＡＥＳ（誘導
結合プラズマ原子発光分析法）、或いはＩＣＰ−ＭＳ
（誘導結合プラズマ質量分析法）を用いることができ
る。このときに得た金属量を例えばＣｎとして記録す
る。
【００３５】次に、前記ステップ４で表面を分解した石
英試料片１の厚さを前記ステップ２と同様の方法により
測定する（ステップ７）。このときの試料片１の厚さを
ｄｎ ＋１として記録する。
英試料片１の厚さを前記ステップ２と同様の方法により
測定する（ステップ７）。このときの試料片１の厚さを
ｄｎ ＋１として記録する。
【００３６】次に以上のようにして求めたデータから前
記被分析層の金属濃度を算出する（ステップ８）。即
ち、ステップ２で求めた試料片１の厚さｄｎとステップ
７で求めた試料片１の厚さをｄｎ＋１とから被分析層の
厚さが求められ、それにステップ４で求めた面積Ｓを積
算することにより被分析層の体積Ｖｎが求められる。こ
の体積Ｖｎ中にステップ６で求めた量Ｃｎの金属が含ま
れているので、被分析層中に含まれる金属濃度はＣｎ／
Ｖｎで与えられる。
記被分析層の金属濃度を算出する（ステップ８）。即
ち、ステップ２で求めた試料片１の厚さｄｎとステップ
７で求めた試料片１の厚さをｄｎ＋１とから被分析層の
厚さが求められ、それにステップ４で求めた面積Ｓを積
算することにより被分析層の体積Ｖｎが求められる。こ
の体積Ｖｎ中にステップ６で求めた量Ｃｎの金属が含ま
れているので、被分析層中に含まれる金属濃度はＣｎ／
Ｖｎで与えられる。
【００３７】この金属濃度が与えられると、この被分析
層の拡散係数Ｄは、Ｆｉｃｋの第２法則、∂Ｃ／∂ｔ＝
Ｄ・∂2Ｃ／∂Ｘ2から、ｌｎＣ＝−Ｘ2／４Ｄｔ＋Ａと
して与えられる。（式中、Ｃ：深さＸでの濃度［atoms/
cm3］，Ｄ：拡散係数［cm2/s］，Ｘ：深さ［cm］,ｔ：
拡散時間［s］,Ａ：定数）こうして得られた拡散係数を
Ｄｎとして記録する（ステップ９）。
層の拡散係数Ｄは、Ｆｉｃｋの第２法則、∂Ｃ／∂ｔ＝
Ｄ・∂2Ｃ／∂Ｘ2から、ｌｎＣ＝−Ｘ2／４Ｄｔ＋Ａと
して与えられる。（式中、Ｃ：深さＸでの濃度［atoms/
cm3］，Ｄ：拡散係数［cm2/s］，Ｘ：深さ［cm］,ｔ：
拡散時間［s］,Ａ：定数）こうして得られた拡散係数を
Ｄｎとして記録する（ステップ９）。
【００３８】次いで、更に内側の層についても被分析層
として定量分析する必要があるか否かを判断する（ステ
ップ１０）。更に定量分析する必要がある場合には、ス
テップ１に戻り、更にフッ酸を用いて内側の層について
も上記と同様にステップ１〜９の操作を繰り返して拡散
係数Ｄｎ＋１を求める。
として定量分析する必要があるか否かを判断する（ステ
ップ１０）。更に定量分析する必要がある場合には、ス
テップ１に戻り、更にフッ酸を用いて内側の層について
も上記と同様にステップ１〜９の操作を繰り返して拡散
係数Ｄｎ＋１を求める。
【００３９】以下同様にステップ１〜１０の操作を繰り
返すことにより、石英試料片１の外側から内側に向けて
約１０μｍ程度の厚さに薄い被分析層を形成しながら、
それぞれの拡散係数Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ，Ｄ
ｎ＋１，Ｄｎ＋２，…ＤX．を求めて記録してゆき、最
も内側の被分析層の定量分析が終了した時点で全ての分
析操作を終了する。
返すことにより、石英試料片１の外側から内側に向けて
約１０μｍ程度の厚さに薄い被分析層を形成しながら、
それぞれの拡散係数Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ，Ｄ
ｎ＋１，Ｄｎ＋２，…ＤX．を求めて記録してゆき、最
も内側の被分析層の定量分析が終了した時点で全ての分
析操作を終了する。
【００４０】以上説明したように、本実施形態に係る分
析方法によれば、フッ酸を用いて所望の深さにある被分
析層の表面を露出させてから当該被分析層の金属含有量
を分析するので、石英試料片１の任意の深さの金属含有
量、ひいては任意の層の拡散係数を分析することができ
る。
析方法によれば、フッ酸を用いて所望の深さにある被分
析層の表面を露出させてから当該被分析層の金属含有量
を分析するので、石英試料片１の任意の深さの金属含有
量、ひいては任意の層の拡散係数を分析することができ
る。
【００４１】また、分解液２を用いて被分析層を分解し
て定量分析するので、非常に薄い被分析層についての分
析ができる。
て定量分析するので、非常に薄い被分析層についての分
析ができる。
【００４２】更に分解液２は分解液２自身の表面張力で
試料片１上に保持されるので、分解時に汚染物が分解液
２中に混入する虞れが非常に低い。
試料片１上に保持されるので、分解時に汚染物が分解液
２中に混入する虞れが非常に低い。
【００４３】また、分解液２という液状で分析するの
で、試料片１の形状についての自由度が大きい。
で、試料片１の形状についての自由度が大きい。
【００４４】（実施例）以下、本発明の実施例について
説明する。
説明する。
【００４５】分析実験用測定試料として、縦×横×厚さ
＝２０ｍｍ×２０ｍｍ×４ｍｍの分析用石英試料片１を
調製した。銅原子が石英試料内部を拡散するときの状態
を調べるため、この試料片１の片面に銅濃度１０ｐｐｍ
の銅溶液を塗布し、大気圧下で１０５０℃に保ち、この
状態で２４時間加熱させ、銅原子を拡散させた。
＝２０ｍｍ×２０ｍｍ×４ｍｍの分析用石英試料片１を
調製した。銅原子が石英試料内部を拡散するときの状態
を調べるため、この試料片１の片面に銅濃度１０ｐｐｍ
の銅溶液を塗布し、大気圧下で１０５０℃に保ち、この
状態で２４時間加熱させ、銅原子を拡散させた。
【００４６】次いで、試料片１の表面を洗浄した後この
試料片１をフッ酸中に浸漬させ、最外層を１０μｍ程度
エッチングして分析が必要な被分析層の表面を露出させ
た。
試料片１をフッ酸中に浸漬させ、最外層を１０μｍ程度
エッチングして分析が必要な被分析層の表面を露出させ
た。
【００４７】次にこの試料片１の厚さｄ１を求めた後、
分解液２として２５％フッ酸と０．１規定硝酸との混合
液を調整し、前記試料片１上に滴下した。この状態で分
解液２自身の表面張力で分解液２を試料片１表面上に保
持させ、被分析層を分解させた。約３０分程度分解した
後分解液２を回収し、銅を含むと考えられる分解液２を
得た。
分解液２として２５％フッ酸と０．１規定硝酸との混合
液を調整し、前記試料片１上に滴下した。この状態で分
解液２自身の表面張力で分解液２を試料片１表面上に保
持させ、被分析層を分解させた。約３０分程度分解した
後分解液２を回収し、銅を含むと考えられる分解液２を
得た。
【００４８】この回収した分解液２を原子吸光分析装置
（ＡＡＳ）にかけ、分解液２に含まれる銅の定量分析を
行なって銅の含有量を得た。
（ＡＡＳ）にかけ、分解液２に含まれる銅の定量分析を
行なって銅の含有量を得た。
【００４９】一方分解液２で分解した後の試料片１の厚
さを測定して厚さｄ２の値を得た。
さを測定して厚さｄ２の値を得た。
【００５０】先に測定して求めた厚さｄ１と最後に測定
して得た厚さｄ２とを差し引きして被分析層の厚さが得
られた。
して得た厚さｄ２とを差し引きして被分析層の厚さが得
られた。
【００５１】その後の実験により、本発明の分析方法で
分析する場合の深さ分解能は約１０μｍ程度であり、石
英試料中に含有される金属の検出下限は２．８ｐｐｂで
あることが確認された。
分析する場合の深さ分解能は約１０μｍ程度であり、石
英試料中に含有される金属の検出下限は２．８ｐｐｂで
あることが確認された。
【００５２】（再現性検証実験）本発明に係る分析方法
について再現性を検証する実験を行なった。
について再現性を検証する実験を行なった。
【００５３】上記実施例と同じ方法により試験片を２個
作成し、銅の溶液を塗布して強制汚染サンプルを２個調
整し、これらのサンプルについて上記実施例と同じ操作
を行なって銅の拡散状態を調べた。結果を図３のグラフ
に示す。グラフの横軸は石英試料の表面からの距離（深
さ）を表し、縦軸は含有される銅の濃度を表している。
この表から明らかなように、二つのサンプルのデータは
非常に近似しており、高い再現性を備えていることを示
している。
作成し、銅の溶液を塗布して強制汚染サンプルを２個調
整し、これらのサンプルについて上記実施例と同じ操作
を行なって銅の拡散状態を調べた。結果を図３のグラフ
に示す。グラフの横軸は石英試料の表面からの距離（深
さ）を表し、縦軸は含有される銅の濃度を表している。
この表から明らかなように、二つのサンプルのデータは
非常に近似しており、高い再現性を備えていることを示
している。
【００５４】（クロスコンタミ検証実験）次に本発明の
分析方法についてクロスコンタミネーションの検証実験
を行なった。実験方法としては上記実施例で調整したの
と同じサンプル（強制汚染サンプル）と、銅溶液を塗布
しない石英試料そのままのサンプル（バルク材）とを調
製し、これら二つのサンプルを、同じ処理空間に収容
し、この処理空間を５０％フッ酸環境下に保ち、一定時
間この状態を保持した。強制汚染サンプルの銅濃度を図
４に示したように各種値に変え、バルク材への影響を調
べた。
分析方法についてクロスコンタミネーションの検証実験
を行なった。実験方法としては上記実施例で調整したの
と同じサンプル（強制汚染サンプル）と、銅溶液を塗布
しない石英試料そのままのサンプル（バルク材）とを調
製し、これら二つのサンプルを、同じ処理空間に収容
し、この処理空間を５０％フッ酸環境下に保ち、一定時
間この状態を保持した。強制汚染サンプルの銅濃度を図
４に示したように各種値に変え、バルク材への影響を調
べた。
【００５５】バルク材の銅汚染状況を調べたところ、図
４に示すようにバルク材への影響はほとんど見られなか
った。
４に示すようにバルク材への影響はほとんど見られなか
った。
【００５６】以上、従来の分析法と本発明に係る分析方
法との差異を図５に示す。
法との差異を図５に示す。
【００５７】この図５に示すように、本発明は深さ分解
能、検出下限、分解領域（深さ）、クロスコンタミ、及
び再現性の全ての点で従来法には見られない優れた点を
備えていることが確認された。
能、検出下限、分解領域（深さ）、クロスコンタミ、及
び再現性の全ての点で従来法には見られない優れた点を
備えていることが確認された。
【００５８】図６に製法による石英の分類と各製法によ
る石英の差異を示す。この図６に示すように、電気溶融
法により製造される石英はＯＨ量、金属量、ともに少な
いことから、より品質の高い石英製品が得られると考え
られる。
る石英の差異を示す。この図６に示すように、電気溶融
法により製造される石英はＯＨ量、金属量、ともに少な
いことから、より品質の高い石英製品が得られると考え
られる。
【００５９】なお、本発明は上記実施形態や実施例に記
載された範囲に限定されない。
載された範囲に限定されない。
【００６０】例えば、上記実施形態、実施例では石英中
に含有される銅の濃度や拡散係数を分析する場合を例に
して説明したが、銅以外の金属についても同様に適用で
きる。
に含有される銅の濃度や拡散係数を分析する場合を例に
して説明したが、銅以外の金属についても同様に適用で
きる。
【００６１】また、上記実施形態では、石英試料片１の
外側から内側に向けて被分析層を多段層に分け、各被分
析層について順次定量分析する場合について説明した
が、定量分析する被分析層は一層のみでもよく、石英試
料片１の最外部から分析可能な全ての層について定量分
析してもよく、特定の深さのいくつかの被分析層につい
てのみ定量分析することも可能である。
外側から内側に向けて被分析層を多段層に分け、各被分
析層について順次定量分析する場合について説明した
が、定量分析する被分析層は一層のみでもよく、石英試
料片１の最外部から分析可能な全ての層について定量分
析してもよく、特定の深さのいくつかの被分析層につい
てのみ定量分析することも可能である。
【００６２】
【発明の効果】本発明の分析方法によれば、石英試料の
表面を薄い被分析層に分け、被分析層毎に化学的に分析
するので、高精度の分析結果が得られ、信頼性の高い拡
散係数を求めることができる。
表面を薄い被分析層に分け、被分析層毎に化学的に分析
するので、高精度の分析結果が得られ、信頼性の高い拡
散係数を求めることができる。
【００６３】また、同一試料について外側から内側に向
って隣接する多数の断層状に区切り、各層毎に化学的に
分析するので金属原子の拡散する様子を詳細に検証する
ことができ、それにより高精度の拡散係数を求めること
ができる。
って隣接する多数の断層状に区切り、各層毎に化学的に
分析するので金属原子の拡散する様子を詳細に検証する
ことができ、それにより高精度の拡散係数を求めること
ができる。
【００６４】更に酸処理による化学的な方法で被分析層
を露出させたり、分解液２により石英試料の極表面のみ
を分解して分析するので、任意の深さの非常に薄い被分
析層単位で分析することができ、石英試料中の拡散係数
の分布を厚さ方向に分析することができる。
を露出させたり、分解液２により石英試料の極表面のみ
を分解して分析するので、任意の深さの非常に薄い被分
析層単位で分析することができ、石英試料中の拡散係数
の分布を厚さ方向に分析することができる。
【００６５】更に分解液は分解液自身の表面張力により
保持させるので容器などからの汚染物の混入を最小限に
抑えることができ、高精度の分析ができる。
保持させるので容器などからの汚染物の混入を最小限に
抑えることができ、高精度の分析ができる。
【図１】本発明に係る分析方法のフローを示したフロー
チャートである。
チャートである。
【図２】本発明に係る分析方法を実施する様子を模式的
に示した図である。
に示した図である。
【図３】本発明に係る分析方法の再現性検証実験の結果
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図４】本発明に係る分析方法のクロスコンタミネーシ
ョン検証実験の結果を示す図である。
ョン検証実験の結果を示す図である。
【図５】従来の分析法と本発明に係る分析方法との差異
を示した図である。
を示した図である。
【図６】石製法による石英の分類と各製法による石英の
差異を纏めた図である。
差異を纏めた図である。
【図７】代表的な熱処理装置の垂直断面図である。
１…石英試料片１、 ２…分解液。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 輝幸 山梨県韮崎市穂坂町三ツ沢650 東京エレ クトロン株式会社内 (72)発明者 棚橋 隆司 神奈川県津久井郡城山町町屋１−２−41 東京エレクトロン東北株式会社内 Ｆターム(参考） 2G043 AA01 BA01 BA07 DA02 EA08 GA07 GB07 GB21 GB28 LA01 4M106 AA20 BA12 CB30 DH11 DH55 5F043 AA31 BB15 GG10
Claims (10)
- 【請求項１】 石英試料の所望の深さの被分析層の表面
を露出させる工程と、 前記石英試料の厚さを測定する工程と、 前記被分析層を化学的に分解して分解物を得る工程と、 前記化学的に分解された後の石英試料の厚さを測定して
前記被分析層の厚さを求める工程と、 前記分解物と前記被分析層の厚さとから前記被分析層中
に含まれる金属含有量を求める工程と、 を具備する、石英中に含有される金属の分析方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の分析方法であって、前
記被分析層の表面を露出させる工程が、前記石英試料表
面をフッ酸（ＨＦ）でエッチングする工程であることを
特徴とする分析方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の含有金属分析方
法であって、前記分解物を得る工程が、 前記露出した被分析層表面に分解液を滴下する工程と、 前記被分析層表面に分解液を所定時間保持せしめ、前記
被分析層を分解して分解液を形成する工程と、 前記分解液を回収する工程と、 前記回収した分解液中の金属量を分析する工程と、 を具備することを特徴とする分析方法。 - 【請求項４】 請求項３に記載の分析方法であって、前
記分解液が、 フッ酸（ＨＦ）単独、又は、硝酸、塩酸、硫酸、及び、
過酸化水素からなる群から選択される一又はニ以上とフ
ッ酸（ＨＦ）との混合液であることを特徴とする分析方
法。 - 【請求項５】 請求項３又は４に記載の分析方法であっ
て、前記金属量を分析する工程が、 原子吸光分析法、誘導結合プラズマ原子発光分析法、又
は誘導結合プラズマ質量分析法により行なわれることを
特徴とする分析方法。 - 【請求項６】 石英試料の所定の深さに位置する被分析
層の表面を露出させる第１の工程と、 前記石英試料の厚さを測定する第２の工程と、 前記被分析層を化学的に分解して分解物を得る第３の工
程と、 前記化学的に分解された後の石英試料の厚さを測定して
前記被分析層の厚さを求める第３の工程と、 前記分解物と前記被分析層の厚さとから前記被分析層中
に含まれる金属含有量を求める第４の工程と、 前記被分析層の更に厚さ方向内側に隣接する被分析層の
表面を露出させる第５の工程と、 前記第２の工程〜前記第５の工程を繰り返すことにより
前記石英試料の厚さ方向の金属分布を求め、それにより
前記石英試料の拡散係数を求めることを特徴とする、石
英中に含有される金属の分析方法。 - 【請求項７】 請求項６に記載の分析方法であって、前
記第１の工程及び第５の工程が、前記石英試料表面をフ
ッ酸（ＨＦ）でエッチングする工程であることを特徴と
する分析方法。 - 【請求項８】 請求項６又は７に記載の含有金属分析方
法であって、前記分解物を得る第３の工程が、 前記露出した被分析層表面に分解液を滴下する工程と、 前記被分析層表面に分解液を所定時間保持せしめ、前記
被分析層を分解して分解液を形成する工程と、 前記分解液を回収する工程と、 前記回収した分解液中の金属量を定量分析する工程と、 を具備することを特徴とする分析方法。 - 【請求項９】 請求項８に記載の分析方法であって、前
記分解液が、 フッ酸（ＨＦ）、又は、硝酸、塩酸、硫酸、及び、過酸
化水素からなる群から選択される一つとフッ酸（ＨＦ）
との混合液であることを特徴とする分析方法。 - 【請求項１０】 請求項８又は９に記載の分析方法であ
って、前記金属量を分析する工程が、 原子吸光分析法、誘導結合プラズマ原子発光分析法、又
は誘導結合プラズマ質量分析法により行なわれることを
特徴とする分析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000029806A JP4073138B2 (ja) | 2000-02-07 | 2000-02-07 | 石英中に含有される金属の分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000029806A JP4073138B2 (ja) | 2000-02-07 | 2000-02-07 | 石英中に含有される金属の分析方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001223251A true JP2001223251A (ja) | 2001-08-17 |
| JP2001223251A5 JP2001223251A5 (ja) | 2006-03-23 |
| JP4073138B2 JP4073138B2 (ja) | 2008-04-09 |
Family
ID=18554904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000029806A Expired - Fee Related JP4073138B2 (ja) | 2000-02-07 | 2000-02-07 | 石英中に含有される金属の分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4073138B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005036135A1 (ja) * | 2003-10-08 | 2005-04-21 | Tokyo Electron Limited | 半導体処理装置の石英製品の検査方法及び検査補助デバイス |
| JP2007322333A (ja) * | 2006-06-02 | 2007-12-13 | Tokyo Electron Ltd | 石英部材の分析方法 |
| JP2010139255A (ja) * | 2008-12-09 | 2010-06-24 | Covalent Materials Corp | セラミックス部材の不純物分析方法 |
| US8021623B2 (en) | 2003-10-08 | 2011-09-20 | Tokyo Electron Limited | Examination method and examination assistant device for quartz product of semiconductor processing apparatus |
| JP2011257436A (ja) * | 2011-10-04 | 2011-12-22 | Tokyo Electron Ltd | 石英部材 |
| JP2019066262A (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | 株式会社Sumco | 石英ルツボの不純物分析方法及びこれに用いる不純物回収用治具 |
-
2000
- 2000-02-07 JP JP2000029806A patent/JP4073138B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005036135A1 (ja) * | 2003-10-08 | 2005-04-21 | Tokyo Electron Limited | 半導体処理装置の石英製品の検査方法及び検査補助デバイス |
| US8021623B2 (en) | 2003-10-08 | 2011-09-20 | Tokyo Electron Limited | Examination method and examination assistant device for quartz product of semiconductor processing apparatus |
| JP2007322333A (ja) * | 2006-06-02 | 2007-12-13 | Tokyo Electron Ltd | 石英部材の分析方法 |
| WO2007142058A1 (ja) * | 2006-06-02 | 2007-12-13 | Tokyo Electron Limited | 石英部材の分析方法 |
| US8268185B2 (en) | 2006-06-02 | 2012-09-18 | Tokyo Electron Limited | Method for analyzing quartz member |
| TWI408757B (zh) * | 2006-06-02 | 2013-09-11 | Tokyo Electron Ltd | Analysis Method of Quartz Components |
| JP2010139255A (ja) * | 2008-12-09 | 2010-06-24 | Covalent Materials Corp | セラミックス部材の不純物分析方法 |
| JP2011257436A (ja) * | 2011-10-04 | 2011-12-22 | Tokyo Electron Ltd | 石英部材 |
| JP2019066262A (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | 株式会社Sumco | 石英ルツボの不純物分析方法及びこれに用いる不純物回収用治具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4073138B2 (ja) | 2008-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100733201B1 (ko) | 반도체 제조장치용 석영 부재, 반도체 제조장치용 석영 부재의 제조방법, 열처리 장치, 및 석영 부재중의 금속의 분석 방법 | |
| Neumann et al. | Ultra-trace analysis of metallic contaminations on silicon wafer surfaces by vapour phase decomposition/total reflection X-ray fluorescence (VPD/TXRF) | |
| US7888265B2 (en) | Method for assaying copper in silicon wafers | |
| EP0488149B1 (en) | Method of analyzing metal impurities in surface oxide film of semiconductor substrate | |
| EP0137409A2 (en) | Resolution device for semiconductor thin films | |
| JPH0982770A (ja) | シリコンウエーハ内部の不純物分析方法 | |
| JP4073138B2 (ja) | 石英中に含有される金属の分析方法 | |
| Fucskó et al. | Measurement of Trace Metallic Contaminants on Silicon Wafer Surfaces in Native and Dielectric Silicon Oxides by Vapor Phase Decomposition Flow Injection Inductively Coupled Plasma‐Mass Spectrometry | |
| JPH0964133A (ja) | 半導体基板内部のＣｕ濃度の検出方法 | |
| JP3690484B2 (ja) | シリコン基板表面の金属不純物分析方法 | |
| JP2001242052A (ja) | 半導体基板又は薬品の不純物分析方法 | |
| WO2000004579A1 (en) | Process for mapping metal contaminant concentration on a silicon wafer surface | |
| JP3414976B2 (ja) | 不純物分析試料容器およびそれに用いられる試料収容部材 | |
| JP2002296269A (ja) | 試料水の水質評価装置および水質評価方法 | |
| US6225136B1 (en) | Method of producing a contaminated wafer | |
| Hockett | A review of standardization issues for total reflection X-ray fluorescence and vapor phase decomposition/total reflection X-ray fluorescence | |
| JP2002184828A (ja) | 半導体基板の金属不純物の分析方法 | |
| JPH06249764A (ja) | シリコンウェハ表面の金属汚染分析用標準試料の作製方法 | |
| JP2001091504A (ja) | 半導体基板表面の不純物の分析方法 | |
| US20090277875A1 (en) | Method for the Determination of the Surface Occupation of a Silica Glass Component | |
| JP2006032859A (ja) | シリコンウェハの不純物の除去方法及び分析方法 | |
| KR20050012500A (ko) | 실리콘웨이퍼의 결함 검출방법 | |
| JPH10339706A (ja) | 元素濃度測定方法及び装置並びに半導体装置の製造方法及び装置 | |
| JPH1090204A (ja) | 全反射蛍光ｘ線分析に用いる標準試料及びその作成方法 | |
| KR100551401B1 (ko) | 실리콘 시료의 벌크 금속오염 검사방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060203 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060203 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071015 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071106 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071225 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080122 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080122 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110201 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4073138 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110201 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140201 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |