JP2003188222A - Silicon wafer etching method and surface layer analyzing method for silicon wafer - Google Patents

Silicon wafer etching method and surface layer analyzing method for silicon wafer

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JP2003188222A
JP2003188222A JP2001383034A JP2001383034A JP2003188222A JP 2003188222 A JP2003188222 A JP 2003188222A JP 2001383034 A JP2001383034 A JP 2001383034A JP 2001383034 A JP2001383034 A JP 2001383034A JP 2003188222 A JP2003188222 A JP 2003188222A
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JP
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silicon wafer
etching
acid
analysis
analysis surface
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Japanese (ja)
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Masafumi Tanaka
雅文 田中
Kenji Matsuda
賢治 松田
Shigeaki Sugizaki
重明 杉崎
Seiji Taniike
誠司 谷池
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Coorstek KK
Original Assignee
Toshiba Ceramics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silicon wafer etching method for uniformly etching a wafer surface to μm orders, for applying to an element having a high diffusion speed, even at a low temperature such as Cu, and further for quickly carrying out etching, while being suited for routine analyses. <P>SOLUTION: In the silicon wafer etching method, the analysis surface of a silicon wafer is allowed to face the mixing solution of hydrofluoric acid and nitric acid, the silicon wafer is cooled from the rear of the analysis surface, by using a volatile coolant for allowing acid vapor to freeze and adhere to the analysis surface, and further the frozen acid is dissolved at a normal temperature for etching the analysis surface. Additionally, in the surface layer analyzing method, the quantity of a metal element is determined also, by using an inductively-coupled plasma mass spectrometer or a flameless atomic absorption apparatus with an acid droplet obtained by the silicon wafer etching method as a sample. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はシリコンウェーハエ
ッチング方法、シリコンウェーハの表層分析方法に係わ
り、特に分析面に酸蒸気を凍結付着させ、これを常温で
溶かして分析面をエッチングするシリコンウェーハエッ
チング方法、シリコンウェーハの表層分析方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for etching a silicon wafer and a method for analyzing a surface layer of a silicon wafer, and more particularly to a method for etching a silicon wafer in which acid vapor is freeze-deposited on an analysis surface and melted at room temperature to etch the analysis surface. The present invention relates to a method for analyzing a surface layer of a silicon wafer.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの高集積化、微細化に伴
い、不純物濃度を可能な限り抑えた高純度な材料が要求
されている。特に、シリコンウェーハ表面から基板内部
にかけての表層に存在する金属不純物は、デバイス特性
に大きな影響を与えるため、この領域における金属元素
濃度を低減することが重要である。
2. Description of the Related Art With the high integration and miniaturization of semiconductor devices, high-purity materials in which the impurity concentration is suppressed as much as possible are required. In particular, since metal impurities existing in the surface layer from the surface of the silicon wafer to the inside of the substrate have a great influence on the device characteristics, it is important to reduce the concentration of metal element in this region.

【0003】このため、シリコンウェーハ表層の金属元
素濃度の管理が重要となり、この管理はシリコンウェー
ハの表層分析方法を用いて行われている。
Therefore, it is important to control the metal element concentration in the surface layer of the silicon wafer, and this control is performed by using the surface layer analysis method of the silicon wafer.

【0004】このシリコンウェーハの表層分析方法とし
て、従来から、硝酸とフッ化水素酸の混酸をエッチング
溶液とし、シリコンウェーハの表層を直接溶解し、エッ
チング溶液に含まれる金属不純物量を測定する方法があ
る。しかしながら、この従来の方法では、エッチング液
で溶解させる条件を適宜設定することにより、エッチン
グ厚さを0.01〜10μmまで変化させることが可能
であるが、シリコンウェーハを溶解した酸を測定に供す
るため、酸自体に含まれる不純物によって定量下限が高
くなる欠点があり、また、エッチング反応中に気泡が発
生し、表面を均一にエッチングできない問題があった。
As a surface layer analysis method for this silicon wafer, conventionally, there has been a method in which a mixed acid of nitric acid and hydrofluoric acid is used as an etching solution and the surface layer of the silicon wafer is directly dissolved to measure the amount of metal impurities contained in the etching solution. is there. However, in this conventional method, although it is possible to change the etching thickness to 0.01 to 10 μm by appropriately setting the conditions for dissolving with an etching solution, the acid in which the silicon wafer is dissolved is used for the measurement. Therefore, there is a problem that the lower limit of quantification is increased due to impurities contained in the acid itself, and there is a problem that bubbles are generated during the etching reaction and the surface cannot be uniformly etched.

【0005】また、他の従来の方法として、ウェーハと
フッ酸、硝酸を密閉容器に入れ、加熱により発生したフ
ッ酸と硝酸の蒸気を用いてシリコンウェーハの表層を数
μm程度エッチングし、表面に凝縮した液中あるいは表
面に生成したケイフッ化物中の金属不純物量を測定する
方法がある。しかしながら、この従来の方法では、酸自
体に含まれる不純物の影響は少なくなるが、蒸気が速く
到達する外周部でエッチングプレートが大きいなどの難
点があった。
As another conventional method, a wafer, hydrofluoric acid, and nitric acid are placed in a closed container, and the surface layer of a silicon wafer is etched by about several μm by using vapor of hydrofluoric acid and nitric acid generated by heating, and the surface is etched. There is a method of measuring the amount of metal impurities in the condensed liquid or the silicofluoride formed on the surface. However, in this conventional method, the influence of impurities contained in the acid itself is reduced, but there is a drawback that the etching plate is large in the outer peripheral portion where vapor reaches quickly.

【0006】また、上記従来の方法の問題点を解決する
ために特開平11−37992号公報記載のシリコンウ
ェーハの表層分析方法が提案されている。この公報記載
の方法は、シリコンウェーハの分析面をフッ酸と硝酸の
混合溶液に対面させ、シリコンウェーハを分析面の裏側
から加熱し、その熱で混合溶液から蒸気を発生させ、こ
の蒸気により分析面をエッチングして分析面表面にケイ
フッ化化合物(ケイフッ化アンモニウム)の薄膜を生成
させ、生成したケイフッ化化合物薄膜を溶解し、それに
基づいて金属不純物量を測定するシリコンウェーハの表
層分析方法であり、これにより、上記従来の直接酸分解
法に比べて空試験値を飛躍的に低減させ、しかも面内で
均一なエッチング(深さ1〜20μm)が可能になっ
た。しかしながら、この公報記載の方法は、酸蒸気の発
生手段としてシリコンウェーハの裏側から加熱を行うの
で、Cuなど低温でも拡散速度の大きい元素が加熱中に
拡散移動してしまうため、測定結果は本来の分布を示さ
ず、これら元素には適用が困難である。また、加熱を行
うことにより、酸に接触する器具材質からの不純物溶出
が多く、洗浄に多くの時間を費やす。さらに、シリコン
ウェーハを加熱する場合には、エッチングが開始される
までに要する時間は、1μmを行うのに10分程度必要
となり、ルーチン分析に適用するには適さない。また、
生成するケイフッ化アンモニウム薄膜は測定機器(誘導
結合プラズマ質量分析装置やフレームレス原子吸光装
置)に減感作用を及ぼすため、王水などの酸化剤で分解
する必要がある。しかも空試験値を低く抑えるためには
王水蒸気に一定時間晒す必要があり、このことが分析所
要時間をさらに長くさせている。
Further, in order to solve the problems of the above-mentioned conventional methods, a surface analysis method for a silicon wafer described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-37992 has been proposed. The method described in this publication is such that the analysis surface of the silicon wafer is faced with a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid, the silicon wafer is heated from the back side of the analysis surface, steam is generated from the mixed solution by the heat, and analysis is performed by this steam. A surface analysis method for silicon wafers, in which the surface is etched to form a thin film of a fluorinated compound (ammonium fluorinated compound) on the surface of the analysis surface, the generated thin film of the fluorinated compound is dissolved, and the amount of metal impurities is measured based on the dissolution. As a result, the blank test value is dramatically reduced as compared with the conventional direct acid decomposition method described above, and moreover, in-plane uniform etching (depth 1 to 20 μm) becomes possible. However, in the method described in this publication, since heating is performed from the back side of the silicon wafer as a means for generating acid vapor, an element having a large diffusion rate such as Cu is diffused and moved during heating even at a low temperature. It has no distribution and is difficult to apply to these elements. In addition, heating causes a large amount of impurities to be eluted from the material of the equipment that comes into contact with the acid, and a large amount of time is spent for cleaning. Furthermore, when a silicon wafer is heated, the time required to start etching is about 10 minutes to perform 1 μm, which is not suitable for routine analysis. Also,
The resulting ammonium silicofluoride thin film has a desensitizing effect on measuring instruments (inductively coupled plasma mass spectrometer and flameless atomic absorption spectrometer), and therefore needs to be decomposed with an oxidizer such as aqua regia. Moreover, in order to keep the blank test value low, it is necessary to expose it to aqua regia for a certain period of time, which further lengthens the time required for analysis.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】そこで、ウェーハ表面
を均一かつμmオーダーまでのエッチングが可能で、C
uなど低温でも拡散速度の大きい元素にも適用が可能、
さらに、短時間でエッチングが行えてルーチン分析に適
するシリコンウェーハエッチング方法が要望されてい
た。
Therefore, it is possible to uniformly etch the surface of a wafer up to the μm order, and
Applicable to elements with a high diffusion rate even at low temperatures such as u,
Further, there has been a demand for a silicon wafer etching method which can perform etching in a short time and is suitable for routine analysis.

【0008】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、ウェーハ表面を均一かつμmオーダーまでのエ
ッチングが可能で、Cuなど低温でも拡散速度の大きい
元素にも適用が可能、さらに、短時間でエッチングが行
えてルーチン分析に適するシリコンウェーハエッチング
方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances. The wafer surface can be uniformly etched to the order of μm, and it can be applied to elements such as Cu having a large diffusion rate even at low temperature. An object of the present invention is to provide a silicon wafer etching method which can perform etching in time and is suitable for routine analysis.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の1つの態様によれば、シリコンウェーハの
分析面をフッ酸と硝酸の混合溶液など、シリコン溶解性
の溶液に対面させ、揮発性冷媒を用いて分析面の裏面か
らシリコンウェーハを冷却して分析面に酸蒸気を凍結付
着させ、さらに、凍結した酸を常温で溶かし分析面をエ
ッチングすることを特徴とするシリコンウェーハエッチ
ング方法が提供される。これにより、ウェーハ表面を均
一かつμmオーダーまでのエッチングが可能で、Cuな
ど低温でも拡散速度の大きい元素にも適用が可能、さら
に、短時間でエッチングが行えてルーチン分析に適す
る。
In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, the analysis surface of a silicon wafer is made to face a silicon-soluble solution such as a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid, A silicon wafer etching method characterized in that a silicon wafer is cooled from the back surface of the analysis surface using a volatile refrigerant to freeze-adhere the acid vapor to the analysis surface, and the frozen acid is melted at room temperature to etch the analysis surface. Will be provided. As a result, the wafer surface can be uniformly etched up to the μm order, it can be applied to elements such as Cu that have a large diffusion rate even at low temperatures, and further, etching can be performed in a short time, which is suitable for routine analysis.

【0010】好適な一例では、上記分析面に酸蒸気を凍
結付着させる前後に、分析面を純水に対面させ、液体窒
素やドライアイスなど揮発性冷媒を用いて分析面の裏面
からシリコンウェーハを冷却して分析面に水蒸気を凍結
付着させる。これにより、反応がマイルドになり、エッ
チング速度をコントロールする手段のひとつとなり、ま
た、均一性が向上する。
In a preferred example, the analysis surface is faced with pure water before and after the acid vapor is frozen and adhered to the analysis surface, and a silicon wafer is removed from the back surface of the analysis surface using a volatile refrigerant such as liquid nitrogen or dry ice. After cooling, water vapor is frozen and attached to the analysis surface. As a result, the reaction becomes mild and becomes one of the means for controlling the etching rate, and the uniformity is improved.

【0011】本発明の他の態様によれば、請求項1また
は2に記載のシリコンウェーハエッチング方法によるエ
ッチング後の酸液滴を回収し、そのまま、あるいは硫酸
白煙処理による蒸発濃縮を行った後、誘導結合プラズマ
質量分析装置あるいはフレームレス原子吸光装置を用い
て金属元素を定量することを特徴とするシリコンウェー
ハの表層分析方法が提供される。これにより、分析全体
のスループットが著しく向上する。
According to another aspect of the present invention, acid droplets after etching by the silicon wafer etching method according to claim 1 or 2 are collected and used as they are, or after evaporating and concentrating by sulfuric acid white smoke treatment. There is provided a method for analyzing a surface layer of a silicon wafer, which comprises quantifying a metal element using an inductively coupled plasma mass spectrometer or a flameless atomic absorption spectrometer. This significantly improves the overall throughput of the analysis.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるシリコンウ
ェーハエッチング方法の実施形態について添付図面及び
エッチングフロー図に沿って説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a silicon wafer etching method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings and etching flow charts.

【0013】図1はシリコンウェーハエッチング方法に
用いられるシリコンウェーハエッチング装置の概念図で
ある。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a silicon wafer etching apparatus used in a silicon wafer etching method.

【0014】本発明に係わるシリコンウェーハエッチン
グ方法は、図1に示すようなシリコンウェーハエッチン
グ装置1を用い、図2に示すようなエッチングフロー図
に沿って行われる。
The silicon wafer etching method according to the present invention is performed by using the silicon wafer etching apparatus 1 as shown in FIG. 1 according to an etching flow chart as shown in FIG.

【0015】例えば、扁平円筒形状の酸容器2にエッチ
ング用酸としてフッ酸と硝酸の混合溶液3を入れる(S
1)。
For example, a mixed solution 3 of hydrofluoric acid and nitric acid is put into a flat cylindrical acid container 2 as an etching acid (S
1).

【0016】混合溶液3は常温の状態で用いるが、必要
に応じて加熱して用いてもよく、加熱すれば凍結量が増
加してエッチング量が増える。
The mixed solution 3 is used at room temperature, but may be heated if necessary, and if heated, the amount of freezing increases and the amount of etching increases.

【0017】また、混合溶液3中のHFの割合を一定値
以下にすることで、ケイフッ化アンモニアの生成を抑制
することができる。
Further, by setting the ratio of HF in the mixed solution 3 to a certain value or less, it is possible to suppress the generation of ammonium fluorosilicofluoride.

【0018】シリコンウェーハWを保持したリング形状
の枠体4を酸容器2に載置して、シリコンウェーハWの
分析面Waをフッ酸と硝酸の混合溶液3に対面させる
(S2)。
The ring-shaped frame 4 holding the silicon wafer W is placed on the acid container 2 and the analysis surface Wa of the silicon wafer W is faced with the mixed solution 3 of hydrofluoric acid and nitric acid (S2).

【0019】揮発性冷媒、例えば、液体窒素5を分析面
Waの裏面Wbに注いで一定時間放置する(S3)。
A volatile refrigerant such as liquid nitrogen 5 is poured on the back surface Wb of the analysis surface Wa and left for a certain time (S3).

【0020】揮発性冷媒としては、液体窒素の他に、ド
ライアイスなどが好ましい。
As the volatile refrigerant, dry ice or the like is preferable in addition to liquid nitrogen.

【0021】この状態で放置することにより、分析面W
aは冷却され分析面Waに付着した酸蒸気を凍結させる
(S4)。
By leaving it in this state, the analysis surface W
a cools the acid vapor that has been cooled and adhered to the analysis surface Wa (S4).

【0022】液体窒素5が蒸発したら、分析面Waを上
に向け、常温で放置し、凍結している酸を溶かし、分析
面Waをエッチングさせる(S5)。
After the liquid nitrogen 5 is evaporated, the analysis surface Wa is turned upside and left at room temperature to dissolve the frozen acid to etch the analysis surface Wa (S5).

【0023】エッチング後の酸液滴を回収する(S
6)。
The acid droplets after etching are collected (S
6).

【0024】上記のように、本発明に係わるシリコンウ
ェーハのエッチング方法を用いて、シリコンウェーハを
エッチングすることにより、従来法のようにシリコンウ
ェーハを加熱する必要がないため、Cu等のように拡散
係数の大きい元素について元のプロファイルが保存され
たまま、酸蒸気を用いた分析が可能となる。
As described above, by etching the silicon wafer using the method for etching a silicon wafer according to the present invention, it is not necessary to heat the silicon wafer as in the conventional method. It is possible to perform analysis using acid vapor while keeping the original profile of the element having a large coefficient.

【0025】また、エッチングが行われる温度が極低温
乃至常温と低く、容器からの不純物溶出の影響は少な
く、より高精度な分析が可能となる。さらに、冷却をエ
ッチング開始してから終了まで1μm当り1〜2分間で
あり、これは公報記載の従来例(約10分)に比べてエ
ッチング時間が大幅に短縮される。
Further, the temperature at which the etching is performed is as low as an extremely low temperature to a room temperature, the influence of impurities elution from the container is small, and more accurate analysis becomes possible. Further, it takes 1 to 2 minutes per 1 μm from the start of cooling to the end of etching, which is much shorter than the conventional example (about 10 minutes) described in the publication.

【0026】また、公報記載の従来例ではケイフッ化ア
ンモニアが生成されるため分解を行う必要があったが、
本発明の方法ではケイフッ化アンモニアが生成しない条
件でのエッチングが可能なため、空試験値の低減や分析
時間の短縮が図れる。
Further, in the conventional example described in the publication, ammonium silicofluoride is produced, so that it is necessary to decompose it.
According to the method of the present invention, etching can be performed under the condition that ammonium fluorosilicic acid is not produced, so that the blank test value and the analysis time can be shortened.

【0027】次に本発明に係わるシリコンウェーハのエ
ッチング方法の他の実施形態を説明する。
Next, another embodiment of the silicon wafer etching method according to the present invention will be described.

【0028】本実施形態は、上記実施形態がシリコンウ
ェーハの分析面を混合溶液に対面させた後シリコンウェ
ーハを冷却して分析面に酸蒸気を凍結付着させるのに対
して、分析面に酸蒸気を凍結付着させる前に、分析面を
純水に対面させた後シリコンウェーハを冷却して分析面
に水蒸気を凍結付着させる方法である。
In the present embodiment, in contrast to the above embodiment, after the analysis surface of the silicon wafer is faced with the mixed solution, the silicon wafer is cooled and the acid vapor is frozen and adhered to the analysis surface. Before freeze-adhering, the analysis surface is faced with pure water, and then the silicon wafer is cooled to freeze-bond the water vapor on the analysis surface.

【0029】例えば、図4に示すようなエッチングフロ
ーに沿って行われる。
For example, the etching is performed according to the etching flow shown in FIG.

【0030】図1に示すと同様のエッチング装置を用い
て行い、最初に容器に純水を入れる(S11)。
The same etching apparatus as shown in FIG. 1 is used, and pure water is first put in the container (S11).

【0031】純水は常温に状態で用いるが、必要に応じ
て加熱して用いてもよい。
Although pure water is used at room temperature, it may be heated if necessary.

【0032】シリコンウェーハWを保持したリング形状
の枠体を純水容器に載置して、シリコンウェーハの分析
面を純水に対面させる(S12)。
The ring-shaped frame holding the silicon wafer W is placed on the pure water container so that the analysis surface of the silicon wafer faces the pure water (S12).

【0033】液体窒素を分析面の裏面に注いで一定時間
放置する(S13)。
Liquid nitrogen is poured on the back surface of the analysis surface and left for a certain period of time (S13).

【0034】この状態で放置することにより、分析面は
冷却され分析面に付着した水蒸気が凍結する(S1
4)。
If left in this state, the analysis surface is cooled and the water vapor adhering to the analysis surface is frozen (S1).
4).

【0035】この水蒸気が凍結したシリコンウェーハを
枠体で保持したまま、混合溶液が入った酸容器に載置
し、水蒸気が凍結した分析面を混合溶液に対向させる
(S15)。
The steam-frozen silicon wafer is held in the frame while being placed in an acid container containing the mixed solution, and the analysis surface frozen with the steam is opposed to the mixed solution (S15).

【0036】以下、S16〜S19は、上記実施形態の
S3〜S6と同様の工程を行い、酸液滴を回収する。
Thereafter, in S16 to S19, the same steps as in S3 to S6 of the above-described embodiment are performed to collect the acid droplets.

【0037】これにより、反応がマイルドになり、エッ
チング速度をコントロールする手段のひとつとなりが可
能となり、また、均一性向上の効果も得られる。
As a result, the reaction becomes mild and can be one of the means for controlling the etching rate, and the effect of improving the uniformity can be obtained.

【0038】次に本発明に係わるシリコンウェーハの表
層分析方法の実施形態について説明する。
Next, an embodiment of the surface layer analysis method for a silicon wafer according to the present invention will be described.

【0039】図2に示すようなシリコンウェーハの表層
分析方法、例えば、誘導結合プラズマ質量分析法に用い
られる誘導結合プラズマ質量分析装置11を用い、上述
した実施形態あるいは他の実施形態により採取された酸
液滴を試料Sとして容器12に収容し、アルゴンガスを
送って、ネブライザ14に供給し、試料エーロゾルを発
生させる。試料エーロゾルは誘導結合プラズマ部15に
送り込まれて、誘導結合プラズマトーチ16により試料
イオン化される。この試料イオンは、大気圧のプラズマ
から、差動排気されたインタフェース部17を経て真空
チャンバ18内に位置し電子増倍型検出器19を具備す
る質量分析計部20に移送される。これらの試料イオン
は、インタフェース部17中の2つのオリフィスを通過
し、その質量/電荷比に基づいて試料イオンを分離し、
その後電子増倍管検出器19により分析される。各同位
元素は、試料中その同位元素の初期濃度に正比例したピ
ーク強度を持つ異なる質量位置に現れる。このようにし
て、試料中Sの元素濃度は分析される。
A silicon wafer surface layer analysis method as shown in FIG. 2, for example, an inductively coupled plasma mass spectrometer 11 used in inductively coupled plasma mass spectrometry was used to collect the silicon wafer according to the above-described embodiment or another embodiment. The acid droplets are contained in the container 12 as the sample S, and argon gas is sent to the nebulizer 14 to generate a sample aerosol. The sample aerosol is sent to the inductively coupled plasma unit 15 and ionized by the inductively coupled plasma torch 16. The sample ions are transferred from the atmospheric pressure plasma to the mass spectrometer section 20 which is located in the vacuum chamber 18 through the differentially pumped interface section 17 and which is equipped with the electron multiplication type detector 19. These sample ions pass through two orifices in the interface section 17 and separate the sample ions based on their mass / charge ratio,
Then, it is analyzed by the electron multiplier detector 19. Each isotope appears in a different mass position with a peak intensity that is directly proportional to the initial concentration of that isotope in the sample. In this way, the elemental concentration of S in the sample is analyzed.

【0040】各同位元素は、試料中その同位元素の初期
濃度に正比例したピーク強度を持つ異なる質量位置に現
れ、試料中のCu濃度など金属元素は分析される。
Each isotope appears in a different mass position having a peak intensity that is directly proportional to the initial concentration of the isotope in the sample, and the metal element such as the Cu concentration in the sample is analyzed.

【0041】上記のように、エッチングにより得られた
試料の酸を噴霧導入式の誘導結合プラズマ質量分析装置
に直接導入し、従来要していた試料の濃縮作業が不要と
なるため、分析全体のスループットが著しく向上する。
As described above, the acid of the sample obtained by the etching is directly introduced into the inductively coupled plasma mass spectrometer of the spray introduction type, and the concentration work of the sample, which has been conventionally required, is not required. The throughput is significantly improved.

【0042】なお、感度を重視する場合には、従来通り
蒸発濃縮を行うことも可能である。
When importance is attached to sensitivity, it is possible to carry out evaporation concentration as in the conventional case.

【0043】また、溶媒起因の妨害成分を除去するた
め、試料導入法として溶液噴霧の代りに加熱気化導入法
を用いることも可能である。
Further, in order to remove the interfering components caused by the solvent, it is possible to use a heating vaporization introducing method as the sample introducing method instead of the solution spraying.

【0044】また、本発明に係わるシリコンウェーハの
表層分析方法の他の実施形態について説明する。
Another embodiment of the method for analyzing the surface layer of a silicon wafer according to the present invention will be described.

【0045】本実施形態は、上記実施形態の分析方法が
誘導結合プラズマ質量分析法であるのに対して、フレー
ムレス原子吸光分析法を用いる方法である。
The present embodiment is a method of using flameless atomic absorption spectrometry, whereas the analysis method of the above-mentioned embodiment is inductively coupled plasma mass spectrometry.

【0046】例えば、図5に示すように、フレームレス
原子吸光分析法に用いられるフレームレス原子吸光分析
装置31を用い、上述した実施形態あるいは他の実施形
態により採取された酸液滴をそのままあるいは硫酸白煙
処理などを施し、試料Sとして炉32に収容し、キャリ
アガスとしてのアルゴンガスを供給しながら、電極33
に通電して試料Sを加熱し、試料エーロゾルにする。さ
らに、例えば、2000〜2800℃まで加熱して金属
元素を原子化し、照射室34に導かれた原子蒸気層に光
源35から出す特定波長の光を照射し、原子蒸気層を通
った光の強度を検出する光強度検出器36で分析して、
原子蒸気量を求め、金属の定量を行うことができる。
For example, as shown in FIG. 5, by using a flameless atomic absorption spectrometer 31 used in flameless atomic absorption spectrometry, acid droplets collected by the above-mentioned embodiment or other embodiments are used as they are or The sample 33 is treated with white sulfuric acid smoke and stored in a furnace 32 as a sample S, and an electrode 33 is supplied while supplying an argon gas as a carrier gas.
Is energized to heat the sample S to form a sample aerosol. Further, for example, by heating to 2000 to 2800 ° C. to atomize the metal element and irradiating the atomic vapor layer guided to the irradiation chamber 34 with light of a specific wavelength emitted from the light source 35, the intensity of the light passing through the atomic vapor layer. Is analyzed by a light intensity detector 36 for detecting
The amount of atomic vapor can be obtained to quantify the metal.

【0047】上記のように、試料溶液をそのまま炉に導
入する場合には、従来要していた試料の前処理作業が不
要となるため、分析全体のスループットが著しく向上す
る。
As described above, when the sample solution is introduced into the furnace as it is, the pretreatment of the sample, which has been conventionally required, is not necessary, and the throughput of the whole analysis is remarkably improved.

【0048】[0048]

【実施例】試験1 方法:図1及び図2に示すような本発明に係わるシリコ
ンウェーハエッチング方法を用い、液体窒素投入後の放
置時間を変化させ、エッチングの深さを調べた。
EXAMPLES Test 1 Method: Using the silicon wafer etching method according to the present invention as shown in FIGS. 1 and 2, the standing time after the introduction of liquid nitrogen was changed and the etching depth was examined.

【0049】結果:結果を表1に示す。Results: The results are shown in Table 1.

【0050】[0050]

【表1】 [Table 1]

【0051】・エッチング深さは、ほぼ放置時間に比例
することがわかった。また、短時間でμmオーダーまで
のエッチングが行なえることがわかった。
It was found that the etching depth is almost proportional to the standing time. It was also found that etching up to the μm order can be performed in a short time.

【0052】試験2 方法:試験1と同様の方法により、金属不純物の回収率
を調べた。
Test 2 Method: By the same method as in Test 1, the recovery rate of metal impurities was examined.

【0053】結果:結果を表2に示す。Results: The results are shown in Table 2.

【0054】[0054]

【表2】 [Table 2]

【0055】・各金属元素共100%に近く、回収は完
全に行なえることがわかった。
It was found that each metal element was close to 100% and recovery could be completed completely.

【0056】試験3 方法:試験1と同様の方法により、定量下限を調べた。 Test 3 Method: In the same manner as in Test 1, the lower limit of quantification was examined.

【0057】結果:結果を表3に示す。Results: The results are shown in Table 3.

【0058】[0058]

【表3】 [Table 3]

【0059】・本発明方法は直接酸分解に比べて約2桁
程度定量下限を改善でき、また、気相(加熱)に対して
も約半分程度まで定量下限を改善できることがわかっ
た。
It has been found that the method of the present invention can improve the lower limit of quantitation by about 2 orders of magnitude as compared with direct acid decomposition, and can also improve the lower limit of quantitation by about half even in the gas phase (heating).

【0060】[0060]

【発明の効果】本発明に係わるシリコンウェーハエッチ
ング方法によれば、ウェーハ表面を均一かつμmオーダ
ーまでのエッチングが可能で、Cuなど低温でも拡散速
度の大きい元素にも適用が可能、さらに、短時間でエッ
チングが行えてルーチン分析に適するシリコンウェーハ
エッチング方法を提供することができる。
According to the silicon wafer etching method of the present invention, the wafer surface can be uniformly etched to the order of μm, and can be applied to elements such as Cu that have a large diffusion rate even at a low temperature, and can be used for a short time. Thus, it is possible to provide a silicon wafer etching method that can perform etching with and suitable for routine analysis.

【0061】また、本発明に係わるシリコンウェーハの
表層分析方法によれば、分析全体のスループットが著し
く向上するシリコンウェーハの表層分析方法を提供する
ことができる。
Further, according to the silicon wafer surface layer analysis method of the present invention, it is possible to provide a silicon wafer surface layer analysis method in which the throughput of the entire analysis is significantly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係わるシリコンウェーハエッチング方
法に用いられるシリコンウェーハエッチング装置の概念
図。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a silicon wafer etching apparatus used in a silicon wafer etching method according to the present invention.

【図2】本発明に係わるシリコンウェーハエッチング方
法の実施形態のエッチングフロー図。
FIG. 2 is an etching flow chart of an embodiment of a silicon wafer etching method according to the present invention.

【図3】本発明に係わるシリコンウェーハエッチング方
法の他の実施形態のエッチングフロー図。
FIG. 3 is an etching flow chart of another embodiment of the silicon wafer etching method according to the present invention.

【図4】本発明に係わるシリコンウェーハの表層分析方
法に用いられる誘導結合プラズマ質量分析装置の概念
図。
FIG. 4 is a conceptual diagram of an inductively coupled plasma mass spectrometer used in the surface layer analysis method for a silicon wafer according to the present invention.

【図5】本発明に係わるシリコンウェーハの表層分析方
法に用いられるフレームレス原子吸光分析装置の概念
図。
FIG. 5 is a conceptual diagram of a flameless atomic absorption spectroscope used in the surface layer analysis method for a silicon wafer according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコンウェーハエッチング装置 2 酸容器 3 混合溶液 4 枠体 5 液体窒素 W シリコンウェーハ Wa 分析面 Wb 裏面 1 Silicon wafer etching equipment 2 acid containers 3 mixed solution 4 frame 5 Liquid nitrogen W Silicon wafer Wa analysis surface Wb back side

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉崎 重明 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社開発研究所内 (72)発明者 谷池 誠司 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社開発研究所内 Fターム(参考) 2G059 AA05 BB16 CC03 DD01 DD18 EE01 GG10 KK01 4M106 AA01 BA20 CA29 CA41 CB01 CB30 DH55 DJ32    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Shigeaki Sugisaki             30 Soya, Hadano City, Kanagawa Prefecture             Kusu Co., Ltd. Development Laboratory (72) Inventor Seiji Taniike             30 Soya, Hadano City, Kanagawa Prefecture             Kusu Co., Ltd. Development Laboratory F term (reference) 2G059 AA05 BB16 CC03 DD01 DD18                       EE01 GG10 KK01                 4M106 AA01 BA20 CA29 CA41 CB01                       CB30 DH55 DJ32

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコンウェーハの分析面をフッ酸と硝
酸の混合溶液など、シリコン溶解性の溶液に対面させ、
揮発性冷媒を用いて分析面の裏面からシリコンウェーハ
を冷却して分析面に酸蒸気を凍結付着させ、さらに、凍
結した酸を常温で溶かし分析面をエッチングすることを
特徴とするシリコンウェーハエッチング方法。
1. An analysis surface of a silicon wafer is made to face a silicon-soluble solution such as a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid,
A silicon wafer etching method characterized in that a silicon wafer is cooled from the back surface of the analysis surface using a volatile refrigerant to freeze-adhere the acid vapor to the analysis surface, and the frozen acid is melted at room temperature to etch the analysis surface. .
【請求項2】 請求項1に記載のシリコンウェーハエッ
チング方法において、上記分析面に酸蒸気を凍結付着さ
せる前後に、分析面を純水に対面させ、揮発性冷媒を用
いて分析面の裏面からシリコンウェーハを冷却して分析
面に水蒸気を凍結付着させることを特徴とするシリコン
ウェーハエッチング方法。
2. The method for etching a silicon wafer according to claim 1, wherein before and after the acid vapor is frozen and adhered to the analysis surface, the analysis surface is faced with pure water, and a volatile refrigerant is used from the back surface of the analysis surface. A method for etching a silicon wafer, which comprises cooling the silicon wafer to freeze and attach water vapor to the analysis surface.
【請求項3】 請求項1または2に記載のシリコンウェ
ーハエッチング方法によるエッチング後の酸液滴を回収
し、そのままあるいは硫酸白煙処理による蒸発濃縮を行
った後、誘導結合プラズマ質量分析装置あるいはフレー
ムレス原子吸光装置を用いて金属元素を定量することを
特徴とするシリコンウェーハの表層分析方法。
3. An inductively coupled plasma mass spectrometer or a frame, which collects acid droplets after etching by the silicon wafer etching method according to claim 1 or 2, and then directly or after evaporative concentration by sulfuric acid white smoke treatment. A method for analyzing a surface layer of a silicon wafer, which comprises quantifying a metal element using a less atomic absorption spectrometer.
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