JP2006344801A

JP2006344801A - シリコンウェーハ周辺部の分析方法およびこれに用いるエッチング装置

Info

Publication number: JP2006344801A
Application number: JP2005169607A
Authority: JP
Inventors: Seiji Taniike; 誠司谷池; Masato Takahashi; 真人高橋
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2005-06-09
Publication date: 2006-12-21

Abstract

【課題】シリコンウェーハの周辺部の分析面積を拡大しないようにして、シリコンウェーハ周辺部を必要な範囲に限定して分析でき、しかもシリコンウェーハ周辺部を表面から数十nｍ〜数μｍの深さで複数回エッチングすることによって、シリコンウェーハ周辺部の深さ方向の分析も行うことが出来るようにしたシリコンウェーハ周辺部の分析方法を得ようとすることである。
【解決手段】シリコンウェーハ周辺部のエッチングを１回または複数回行ってこの部分を分析する方法であって、シリコンウェーハの周辺部のエッチングを行う前或いは複数回行うエッチングの間に、シリコンウェーハ周辺部にフッ酸蒸気を吹き付けてシリコンウェーハ周面の酸化膜を分解してこの部分を疎水性とし、その後、シリコンウェーハの周辺部表層をエッチング液に一回または複数回浸漬してその都度エッチング液を回収し、このエッチング液を高周波誘導結合プラズマ質量分析装置又は原子吸光分析装置で分析してシリコンウェーハの周辺部の所定の範囲の深さ方向の不純物濃度を分析するシリコンウェーハ周辺部の分析方法である。
【選択図】図１

Description

この発明は、シリコンウェーハ周辺部の分析方法、およびそれに用いるエッチング装置に関するものである。

シリコンウェーハの中に含まれる金属不純物は、半導体特性に深刻な影響を及ぼすので、シリコンウェーハを各種酸で分解して高精度で定量分析して管理していくことが非常に重要である。そうした中で最近では、シリコンウェーハの周辺部についても、ベベル加工や、キャリアケースとの接触による汚染の可能性があって、シリコンウェーハのエッジ部の不純物管理の必要性が問題となっている。

シリコンウェーハの周辺部の分析方法としては、これまでシリコンウェーハを垂直に保持し、その周辺部をフッ化水素と過酸化水素水などからなる混酸に浸漬し、シリコンウェーハ周辺部表面の不純物を抽出する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、その装置についても知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平１０−９２８８９号公報（特許請求の範囲）特開平１１−２０４６０４号公報（特許請求の範囲、図１）

しかしながら、上記の従来技術のシリコンウェーハ周辺部の不純物抽出方法では、シリコンウェーハの周辺部の深さ方向の分析を行うために繰り返しエッチングを行うと、ウェーハ周辺部に酸化膜が形成されるので、この酸化膜に沿ってエッチング液が這い上がって行った。そのために、分析面積が必要以上に広くなってシリコンウェーハ周辺部の所望される限定区域の分析ができないといった問題があった。また、従来の表面分析方法では、表面から数十nｍ〜数μｍの深さで溶解することを複数回行うことによって、シリコンウェーハ周辺部の深さ方向の分析を行うといことも出来なかった。

この発明は、シリコンウェーハの周辺部の分析面積を拡大しないようにして、シリコンウェーハ周辺部を必要な範囲に限定して分析でき、しかもシリコンウェーハ周辺部を表面から数十nｍ〜数μｍの深さで複数回エッチングすることによって、シリコンウェーハ周辺部の深さ方向の分析も行うことが出来るようにしたシリコンウェーハ周辺部の分析方法を得ようとしたものである。

この発明は、シリコンウェーハ周辺部のエッチングを１回または複数回行ってこの部分を分析する方法であって、シリコンウェーハの周辺部のエッチングを行う前或いは複数回行うエッチングの間に、シリコンウェーハ周辺部にフッ酸蒸気を吹き付けてシリコンウェーハ周面部の酸化膜を分解してこの部分を疎水性とし、その後、シリコンウェーハの周辺部をエッチング液に一回または複数回浸漬してその都度エッチング液を回収し、このエッチング液を高周波誘導結合プラズマ質量分析装置又は原子吸光分析装置で分析してシリコンウェーハの周辺部の所定の範囲の深さ方向の不純物濃度を分析するシリコンウェーハ周辺部の分析方法（請求項１）、前記エッチング液が、フッ酸とこれに過酸化水素、塩酸および硝酸の中のいずれか一種以上の酸からなる混酸である請求項１記載のシリコンウェーハ周辺部の分析方法（請求項２）及び先端にシリコンウェーハを垂直に吸着する吸着フランジを設けた回転体と、この回転体を所定の高さで水平に保持する支持台と、前記回転体を回転するハンドルと、前記回転体の先端の吸着フランジ下部にあってエッチング液を入れる容器と、吸着フランジに垂直に吸着されているシリコンウェーハにフッ酸蒸気を吹き付けるフッ酸蒸気供給装置とからなるシリコンウェーハ周辺部のエッチング装置（請求項３）である。

この発明によれば、シリコンウェーハの周辺部の狭い範囲を深さ方向に段階的に分析することが可能となる。

図１は、この発明の実施に用いるシリコンウェーハのエッチング装置の概略説明図である。図１において１０は回転軸である。この回転軸１０は、回転体支持体１１に水平にかつ回転自在に支持されている。回転軸１０の先端１２には真空チャック１３が取り付けられている。真空チャック１３は、図示しない吸引装置と接続されている。真空チャック１３には、シリコンウェーハ１４の中心部が、前記吸引装置を作動して吸着されている。１５は回転軸の最後部に取り付けられているハンドルで、これを回転することによって回転軸を回転し、それに伴って回転軸１０の先端１２の真空チャック１３に吸着されているシリコンウェーハ１４を回転するようにする。

１６は目皿で、この中にエッチング液が入れられている。エッチング液は、フッ酸と硝酸とからなるものを用いるが、この他にフッ酸と過酸化水素、フッ酸と塩酸などの混酸も用いることができる。目皿１６の配設位置は、回転軸１０の先端に吸着されているシリコンウェーハ１４の周辺部が目皿１６に入っているエッチング液に浸漬されるような位置関係にしておく。

１７はフッ酸蒸気供給装置である。このフッ酸蒸気供給装置は、図示しないフッ酸を入れた容器と、この容器内のフッ酸を加熱する図示しないヒーターを含む構成となっている。フッ酸蒸気供給装置１７の上部にはフッ酸蒸気供給管１８があって、その先端にはフッ酸蒸気供給ノズル１９が取り付けられ、このノズルからフッ酸蒸気がシリコンウェーハ１４の周辺部に吹き付けられるようになっている。

この装置を用いてシリコンウェーハの周辺部を分析するには次のようにする。まず、シリコンウェーハ１４を上記装置の真空チャック１３に合わせて固定する。この場合、シリコンウェーハ１４の中心部が真空チャック１３の中心部と一致するようにする。

この状態でハンドル１５を回転しがらフッ酸蒸気供給装置１７を稼動して、シリコンウェーハ１４の周辺部にフッ酸蒸気を吹き付ける。シリコンウェーハ１４周辺部のフッ酸蒸気を吹き付ける部分は、シリコンウェーハ１４周辺部のリング状部分とする。

シリコンウェーハ１４表面は一面に酸化膜で覆われており、この酸化膜はエッチング液のフッ酸溶液に濡れやすいが、その領域に予めフッ酸蒸気を吹き付けておくと、その部分がＳｉを主成分とする粒子状の疎水性となって、エッチングに際して、エッチング液が酸化膜に乗ってウェーハの中心方向に這い上がっていくのを防ぐことができる。その結果、シリコンウェーハ１４周辺部のエッチングを限られた範囲に限定して行うことが可能となる。

次に、目皿１６にエッチング溶液を入れてシリコンウェーハ１４の周辺部にエッチング液が浸漬するようにする。引き続き、回転軸１０をハンドル１５で回転してシリコンウェーハ１４を回転し、これによってシリコンウェーハ１４周辺部をエッチング溶液に浸漬してエッチングを行う。

エッチング液は、シリコンウェーハ１４を１回転しただけで回収してこれを分析してもよいが、外に、シリコンウェーハ１４の１回転毎にエッチング液を回収するようにしてこれを複数回行うようにしてもよい。例えば、シリコンウェーハ１４の回転を３回行ってその都度エッチング液を回収して分析し、ウェーハ周辺の深さ方向の分析を行うようにすることもできる。

上記の事例では、シリコンウェーハに対するフッ酸蒸気の吹き付けは、ウェーハをエッチング溶液に浸漬する前に行ったが、エッチングを複数回行う場合は、エッチングとエッチングの間に行ってもよい。また、シリコンウェーハに対するフッ酸蒸気の吹き付けは、図１に示すような装置を用いないで、
別の場所で行ってもよい。

分析はシリコンウェーハ表面の酸化膜から始めるが、最初に酸化膜をエッチングで溶かし取り除き、次にシリコンウェーハだけをエッチングすることも可能であるが、酸化膜がついたままでシリコンウェーハをエッチングし、その両方の不純物を測定するようにしてもよい。

回収したエッチング液の分析は、従来公知な方法がそのまま採用され、例えば回収したエッチング液を加熱もしくは加熱濃縮し、一定量の純水で定容し、高周波誘導結合プラズマ質量分析装置（ＩＣＰ−ＭＳ）もしくは原子吸光分析装置（ＡＡＳ）で分析を行う。

この発明の実施に用いられるシリコンウェーハのエッチング装置の概略説明図。

符号の説明

１０…回転軸、１１…回転軸支持体、１２…先端、１３…真空チャック、１４…シリコンウェーハ、１５…ハンドル、１６…目皿、１７…フッ酸蒸気供給装置、１８…フッ酸蒸気供給管、１９…フッ酸蒸気供給ノズル。

Claims

シリコンウェーハ周辺部のエッチングを１回または複数回行ってこの部分を分析する方法であって、シリコンウェーハの周辺部のエッチングを行う前或いは複数回行うエッチングの間に、シリコンウェーハ周辺部にフッ素蒸気を吹き付けてシリコンウェーハ周面部の酸化膜を分解してこの部分を疎水性とし、その後、シリコンウェーハの周辺部をエッチング液に一回または複数回浸漬してその都度エッチング液を回収し、このエッチング液を高周波誘導結合プラズマ質量分析装置又は原子吸光分析装置で分析してシリコンウェーハの周辺部の所定の範囲の深さ方向の不純物濃度を分析するシリコンウェーハ周辺部の分析方法。
前記エッチング液が、フッ酸とこれに過酸化水素、塩酸および硝酸の中のいずれか一種以上からなる混酸である請求項１記載のシリコンウェーハ周辺部の分析方法。
先端にシリコンウェーハを垂直に吸着する吸着フランジを設けた回転体と、この回転体を所定の高さで水平に保持する支持台と、前記回転体を回転するハンドルと、前記回転体の先端の吸着フランジ下部にあってエッチング液を入れる容器と、吸着フランジに垂直に吸着されているシリコンウェーハにフッ素蒸気を吹き付けるフッ素蒸気供給装置とからなるシリコンウェーハ周辺部のエッチング装置。