JP6491883B2 - 元素分析方法 - Google Patents
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Description
(1)前記試料に、硝酸及びフッ酸のいずれか、又はこれらの混合物を添加する工程、
(2)オゾンガス処理及び加熱処理のいずれか、又はその両方で前記試料中のケイ素含有化合物を分解する工程、
(3)該分解後の試料を加熱処理し、該分解後の試料中のケイ素分を蒸発させて除去する工程、及び
(4)該ケイ素分を除去した試料を酸に溶解させる工程、
を自動で行うことで元素分析用試料を調製することが好ましい。
このような本発明の元素分析方法を、ケイ素含有レジスト下層膜形成用材料中の金属不純物の管理に適用すると、ドライエッチング中に発生する欠陥を抑制することが可能になり、ドライエッチングプロセスを用いて転写する際に欠陥のないパターン転写が可能である。これにより、最終的には、半導体装置製造の歩留まりを改善することができる。また、このような本発明の元素分析方法を、層間絶縁膜形成用材料中の金属不純物の管理に適用すると、絶縁膜の耐電圧特性を向上させることができる。これにより、最終的には、半導体装置の性能向上に貢献できる。
図1の自動気相分解装置1は、クリーンな環境下、ロボットアーム2でカーボンプレート3上にセットしたサンプル容器4中の試料を、物理化学処理するための各ユニットに搬送する機構を具備する。また、物理化学処理するためのユニットとしては、分解処理用の酸を送液する酸送液ユニット5、分解チャンバー内で送ガス機構から供給されるオゾンガスによってオゾンガス処理(オゾン分解処理)を行うオゾンガス処理ユニット6、及び加熱チャンバー内で加熱処理を行う加熱処理ユニット7を具備する。また、サンプル容器4内に試料を注入する試料注入ポート8、及び各処理を行って調製した元素分析用試料を元素分析装置に注入する元素分析用試料送液ユニット9を具備する。
本発明の元素分析方法では、まず、上記のような、少なくとも加熱機構、送液機構、及び搬送機構が具備された自動気相分解装置を用いて、試料中に含まれるケイ素含有化合物を分解し、分解後の試料中のケイ素分を除去して元素分析用試料を調製する。その後、調製した元素分析用試料を、自動で上記のような元素分析装置に注入して、元素分析用試料中の不純物元素を分析する。
(1)試料に、硝酸及びフッ酸のいずれか、又はこれらの混合物を添加する工程
(2)オゾンガス処理及び加熱処理のいずれか、又はその両方で試料中のケイ素含有化合物を分解する工程
(3)分解後の試料を加熱処理し、分解後の試料中のケイ素分を蒸発させて除去する工程
(4)ケイ素分を除去した試料を酸に溶解させる工程
[(1)工程]
(1)工程では、試料に、硝酸及びフッ酸のいずれか、又はこれらの混合物を添加する。このとき、硝酸及びフッ酸のいずれか、又はこれらの混合物の添加を2回以上に分割してもよい。また、このときに用いる硝酸及びフッ酸としては、特に限定されないが、例えばそれぞれ0.1〜50質量%のものが好ましい。
(2)工程では、オゾンガス処理及び加熱処理のいずれか、又はその両方で試料中のケイ素含有化合物を分解する。
オゾンガス処理を行う場合は、特に限定されないが、例えばオゾンガスを毎分0.1〜100mL流しながら、1〜100分間処理することが好ましい。
また、加熱処理を行う場合は、30℃以上300℃以下で行うことが好ましい。このような温度で加熱処理することで、より効果的に試料中のケイ素含有化合物を分解することができる。また、加熱処理の時間としては、特に限定されないが、例えば1〜600分間とすることが好ましい。
(3)工程では、分解後の試料を加熱処理し、分解後の試料中のケイ素分を蒸発させて除去する。なお、このときの加熱処理は、35℃以上350℃以下で行うことが好ましい。このような温度で加熱処理することで、より効果的に分解後の試料中のケイ素分を蒸発させて除去することができる。また、加熱処理の時間としては、特に限定されないが、例えば1〜600分間とすることが好ましい。
(4)工程では、ケイ素分を除去した試料を酸に溶解させる。このときに用いる酸としては、硝酸及びフッ酸のいずれか、又はこれらの混合物とすることが好ましい。このような酸であれば、ケイ素分を除去した試料をより確実に溶解させることができる。また、このときに用いる硝酸及びフッ酸としては、特に限定されないが、例えばそれぞれ0.1〜50質量%のものが好ましい。
このような本発明の元素分析方法を、ケイ素含有レジスト下層膜形成用材料中の金属不純物の管理に適用すると、ドライエッチング中に発生する欠陥を抑制することが可能になり、ドライエッチングプロセスを用いて転写する際に欠陥のないパターン転写が可能である。これにより、最終的には、半導体装置製造の歩留まりを改善することができる。また、このような本発明の元素分析方法を、層間絶縁膜形成用材料中の金属不純物の管理に適用すると、絶縁膜の耐電圧特性を向上させることができる。これにより、最終的には、半導体装置の性能向上に貢献できる。
以下の操作は、図1に示される自動気相分解装置及び、これに接続された元素分析装置(アジレント・テクノロジー社製 7700s(ICP−MS))を用いて行った。
試料注入ポート上にセットされたフルオロカーボン樹脂コーティングされたカーボンプレート上に、フルオロカーボン樹脂製の5mLのサンプル容器をセットした。このサンプル容器に、下記式で示されるポリシロキサンを10質量%の濃度で含むプロピレングリコールエチルエーテル(PGEE)溶液0.5mLを注入した。
以下の操作は予めプログラミングして、自動で動作させた。まず、ロボットアームで、サンプル容器をカーボンプレートに搭載したまま、加熱処理ユニットに移動させ、120℃で120分間加熱処理して試料を蒸発乾固した。加熱処理終了後、カーボンプレートを加熱処理ユニットから取り出して酸送液ユニットに移動させ、20質量%フッ酸と20質量%硝酸を各0.2mL加えた。続いて、カーボンプレートをオゾンガス処理ユニットに移動させ、オゾンガスを毎分10mL流しながら、50℃で30分間処理した。続いて、カーボンプレートを加熱処理ユニットに移動させ、120℃で90分間加熱処理して、ケイ素分を蒸発させて除去した。次に、再度カーボンプレートを酸送液ユニットに移動させ、2質量%硝酸を1mL加えて元素分析用試料を調製した。最後に、カーボンプレートを元素分析用試料送液ユニットに移動させて、調製した元素分析用試料を自動で元素分析装置に注入し、不純物元素の分析を行った。結果を表1に示す。
実施例1と同様にしてカーボンプレート上にセットされたフルオロカーボン樹脂製の5mLのサンプル容器に、テトラエトキシシラン0.5mLを注入した。
以下の操作は予めプログラミングして、自動で動作させた。まず、ロボットアームで、サンプル容器をカーボンプレートに搭載したまま、酸送液ユニットに移動させ、20質量%フッ酸と20質量%硝酸を各0.2mL加えた。続いて、カーボンプレートを加熱処理ユニットに移動させ、130℃で20分間加熱処理した。次に、再度カーボンプレートを酸送液ユニットに移動させ、20質量%フッ酸と20質量%硝酸を各0.2mL加えた。次に、再度カーボンプレートを加熱処理ユニットに移動させ、180℃で4時間加熱処理して、ケイ素分を蒸発させて除去した。次に、再度カーボンプレートを酸送液ユニットに移動させ、2質量%硝酸を1mL加えて元素分析用試料を調製した。最後に、カーボンプレートを元素分析用試料送液ユニットに移動させて、調製した元素分析用試料を自動で元素分析装置に注入し、不純物元素の分析を行った。結果を表1に示す。
実施例1で使用した10質量%のポリシロキサンを含むPGEE溶液0.5mLを清浄なPGEEで500倍に希釈し、元素分析用試料を調製した。この元素分析用試料を、元素分析装置(アジレント・テクノロジー社製 7700s)に注入し、不純物元素の分析を行った。結果を表2に示す。
実施例2で使用したテトラエトキシシラン0.5mLを清浄なPGEEで500倍に希釈し、元素分析用試料を調製した。この元素分析用試料を、元素分析装置(アジレント・テクノロジー社製 7700s)に注入し、不純物元素の分析を行った。結果を表2に示す。
4…サンプル容器、 5…酸送液ユニット、 6…オゾンガス処理ユニット、
7…加熱処理ユニット、 8…試料注入ポート、
9…元素分析用試料送液ユニット。
Claims (10)
- ケイ素含有化合物を含む試料中の不純物元素を分析する方法であって、前記試料を、半導体装置製造工程で使用されるケイ素含有膜形成用塗布材料、シランモノマーを含むもの、繰り返し単位中にケイ素原子を含有する高分子化合物を含むもの、及び前記ケイ素含有化合物の水溶液又は有機溶剤溶液から選ばれる1種類以上のものとし、かつ、
少なくとも加熱機構、送液機構、及び搬送機構が具備された自動気相分解装置を用いて、前記試料中に含まれるケイ素含有化合物を分解し、該分解後の試料中のケイ素分を除去して元素分析用試料を調製し、該調製した元素分析用試料を自動で元素分析装置に注入して、前記元素分析用試料中の不純物元素を分析することを特徴とする元素分析方法。 - 前記自動気相分解装置内において、
(1)前記試料に、硝酸及びフッ酸のいずれか、又はこれらの混合物を添加する工程、
(2)オゾンガス処理及び加熱処理のいずれか、又はその両方で前記試料中のケイ素含有化合物を分解する工程、
(3)該分解後の試料を加熱処理し、該分解後の試料中のケイ素分を蒸発させて除去する工程、及び
(4)該ケイ素分を除去した試料を酸に溶解させる工程、
を自動で行うことで元素分析用試料を調製することを特徴とする請求項1に記載の元素分析方法。 - 前記(1)工程の前に、30℃以上300℃以下で加熱処理することで前記試料を濃縮又は蒸発乾固することを特徴とする請求項2に記載の元素分析方法。
- 前記(1)〜(4)のいずれかの工程の前後において、硝酸、フッ酸、又はこれらの混合物を添加することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の元素分析方法。
- 前記(2)工程の加熱処理を、30℃以上300℃以下で行うことを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の元素分析方法。
- 前記(3)工程の加熱処理を、35℃以上350℃以下で行うことを特徴とする請求項2から請求項5のいずれか一項に記載の元素分析方法。
- 前記(4)工程に用いる酸を、硝酸及びフッ酸のいずれか、又はこれらの混合物とすることを特徴とする請求項2から請求項6のいずれか一項に記載の元素分析方法。
- 前記繰り返し単位中にケイ素原子を含有する高分子化合物を、ポリシロキサン化合物とすることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の元素分析方法。
- 前記元素分析装置を、誘導結合プラズマ質量分析装置、誘導結合プラズマ発光分析装置、及び原子吸光分析装置のいずれかとすることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の元素分析方法。
- 前記自動気相分解装置として、オゾンガス処理ユニットが具備されたものを用いることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の元素分析方法。
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