JPH05283381A - シリコンウェハ表面の汚染金属元素の回収方法 - Google Patents

シリコンウェハ表面の汚染金属元素の回収方法

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JPH05283381A
JPH05283381A JP4080776A JP8077692A JPH05283381A JP H05283381 A JPH05283381 A JP H05283381A JP 4080776 A JP4080776 A JP 4080776A JP 8077692 A JP8077692 A JP 8077692A JP H05283381 A JPH05283381 A JP H05283381A
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JP
Japan
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silicon wafer
metal element
oxide film
nitric acid
organic film
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JP4080776A
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English (en)
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Hiroto Naka
啓人 中
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】シリコンウェハ13表面の汚染金属元素を回収
する方法において、前記シリコンウェハ表面に付着して
いる有機皮膜を硝酸蒸気あるいは王水蒸気により分解
し、シリコンウェハ13表面の酸化皮膜をふっ化水素酸
蒸気によって分解することにより、汚染金属元素を回収
するシリコンウェハ13表面の汚染金属元素の回収方
法。 【効果】汚染金属元素を100%近い回収率で回収する
ことができ、高い精度で汚染金属元素を定量分析するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ドライエッチングの際
等にシリコンウェハ表面に付着した汚染金属元素を回収
する回収方法に関する。
【0002】
【従来の技術】LSIの高集積化にともない、シリコン
ウェハの加工技術もミクロンからサブミクロンレベルま
で微細化が進められてきている。このような微細加工を
高精度に行うことは、従来のウェットエッチング処理で
は困難であり、現在では種々のドライエッチング装置が
開発されている。しかしながら、ドライエッチング装置
ではプラズマなどで発生したエネルギーの高いイオンが
使われるために、装置内に使用されている材料もエッチ
ングされ、シリコンウェハの表面に金属汚染として堆積
するという問題がある。
【0003】シリコンウェハ表面の金属汚染は接合リー
ク電流を増大させたり、ショートの原因となる等、電気
的特性を劣化させるという問題があり、シリコンウェハ
表面に付着している汚染金属元素を精度よく分析し、汚
染金属量と半導体の特性との関係を把握することは半導
体デバイスの品質管理及び歩留まりの向上を図っていく
上で極めて重要である。
【0004】シリコンウェハ表面の汚染金属元素の定量
法としては、フッ化水素酸によってシリコンウェハ表面
の酸化皮膜を分解し、ウェハ表面に純水を滴下し、この
液滴をシリコンウェハ表面上を転がすことにより、分解
された汚染金属元素を回収し、この後、フレームレス原
子吸光分析法や誘導結合プラズマ質量分析法によって定
量する方法が試みられている(分析化学38(198
9)P177、日本分析化学会第39年会(1990)
P467)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図1はシリコンウェハ
表面に関する光電子分光分析法の測定スペクトルを示し
ており、図中Aはドライエッチング処理後のシリコンウ
エハ表面における測定スペクトルを示している。このよ
うにスペクトルAにC及びFの存在を示すC1s、F1s
ピークが認められることから、シリコンウェハ表面にC
−F系の有機皮膜が付着していることが確認された。こ
れは、ドライエッチング装置では一般にプラズマ源とし
てCF4 やCHF3 ガスを用いるためである。上記フッ
化水素酸を用いた金属元素の回収方法では、前記有機皮
膜を分解できないため、ドライエッチング装置内でシリ
コン表面に付着した有機皮膜中の汚染金属元素は回収で
きていない可能性が高い。また、有機皮膜は酸化皮膜を
保護するように、酸化皮膜上に存在しており、この有機
皮膜がフッ化水素酸による酸化皮膜の溶解作用を妨害
し、酸化皮膜が十分に分解されず、酸化皮膜中の汚染金
属も十分に回収できていないという可能性も高い。
【0006】従って、ドライエッチング装置内で発生し
たシリコンウェハ表面の汚染金属元素を回収するために
は、前記有機皮膜を分解する必要がある。
【0007】シリコンウェハ表面の有機皮膜を分解する
方法としては、酸素プラズマを利用したドライアッシン
グ処理による方法が可能であると考えられるが、ドライ
アッシング装置においてもドライエッチング装置と同様
に金属汚染が発生する可能性が高いため、ドライエッチ
ング装置内での金属汚染と判別することは困難である。
またドライアッシング時に、汚染金属元素も同時に揮散
する可能性があるため分析誤差を与えるという問題があ
る。
【0008】本発明はこのような課題に鑑み発明された
ものであって、ドライエッチング装置内でのシリコンウ
ェハ表面の汚染金属元素を100%近い回収率で回収す
ることができるシリコンウェハ表面の汚染金属元素の回
収方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るシリコンウェハ表面の汚染金属元素の回
収方法は、シリコンウェハ表面の汚染金属元素を回収す
る方法において、前記シリコンウェハ表面に付着してい
る有機皮膜を硝酸蒸気あるいは王水蒸気により分解し、
前記シリコンウェハ表面の酸化皮膜をふっ化水素酸蒸気
によって分解することにより、前記汚染金属元素を回収
することを特徴としている。
【0010】
【作用】上記した方法によれば、シリコンウェハ表面に
付着した有機皮膜に対して硝酸蒸気あるいは王水蒸気を
反応させて分解することにより、酸化皮膜上の有機皮膜
が除去される。このため前記シリコンウェハ表面の酸化
皮膜をふっ化水素酸蒸気によって完全に分解することが
可能となる。従って、有機皮膜中及び酸化皮膜中の汚染
金属元素を回収できるので金属元素の回収率が向上し、
汚染金属元素の定量分析が高い精度で行われることとな
る。
【0011】またシリコンウェハ表面の有機皮膜の分解
液としては、硝酸、王水、硫酸、過塩素酸が適している
が、蒸気による酸の供給方法を用いる場合、沸点の高い
硫酸は十分に供給されないという問題があり、また過塩
素酸は有機物との反応の際に爆発の危険がある。このた
め、硝酸あるいは王水が最適であると考えられる。ま
た、硝酸あるいは王水を単独で用いた場合、予め酸化処
理がなされているシリコンウェハをドライエッチング処
理したシリコンウェハにおいては、汚染金属元素は酸化
皮膜中に取り込まれており、硝酸、王水では酸化皮膜が
分解されないので酸化皮膜中の汚染金属を回収すること
ができない。また、硝酸または王水がシリコンウェハ表
面を酸化することにより酸化皮膜がさらに形成され、汚
染金属元素が前記酸化皮膜中に取り込まれるので、硝
酸、王水では酸化皮膜中の汚染金属を回収することがで
きない。
【0012】従って、酸化皮膜の分解液も供給する必要
がある。酸化皮膜の分解液としてはフッ化水素酸やアン
モニア水が適しているが、アンモニア水を硝酸あるいは
王水と共に供給した場合、硝酸アンモニウムや塩化アン
モニウムの塩を生成し、分解液としての能力が失われ
る。また前記塩がシリコンウェハ表面に堆積して金属元
素を回収できない可能性が高いので、分解液としてはフ
ッ化水素酸が好ましい。
【0013】なお、本発明の方法を実施する場合、上記
の有機皮膜分解用の硝酸等の蒸気と、酸化皮膜分解用の
フッ化水素酸等の蒸気が共存する状態でこれらの皮膜を
分解しても良いが、はじめに有機皮膜を分解しその後で
酸化皮膜を分解するシリーズの分解法を採っても良い。
【0014】
【実施例】以下、本発明に係るシリコンウェハ表面の汚
染金属元素の回収方法の実施例及び比較例を図面に基づ
いて説明する。
【0015】まず、シリコンウェハとして直径6インチ
の清浄なシリコンウェハを用い、このウェハにCr、F
e、Alの1ppm溶液10mlを滴下し、表面に液滴
が均一に広がるようにシリコンウェハを回転させ、その
後自然乾燥させる方法で所定量の汚染処理を行なった。
この後、熱酸化によって5000Å程度の酸化皮膜を成
長させ、さらにドライエッチング処理によって有機皮膜
が80Å程度付着したものを用意した。また基礎試料と
して同ウェハに対して、金属汚染処理を行なわなかった
ものについて熱酸化、ドライエッチング処理したものを
用意した。なお、定量汚染処理後の熱酸化は、ドライエ
ッチング時に定量汚染させた金属元素が除去されるのを
防ぐために行った。
【0016】図2は実施例及び比較例に係るシリコンウ
ェハ表面の汚染金属元素の回収方法を実施するための装
置を模式的に示した断面図である。図中11はテフロン
密閉容器を示しており、テフロン密閉容器11内の中央
部にはウェハ支持台12が配設されており、ウェハ支持
台12の両側には薬液を収容させるビーカ15が載置さ
れている。
【0017】実施例に係るシリコンウェハ表面の汚染金
属元素の回収方法では、まずウェハ支持台12上に、上
記の汚染処理を施したシリコンウェハ13を表面を上に
して水平に載置する。次いでビーカ15にフッ化水素酸
30重量%及び硝酸5重量%の溶液を入れ、常温で5時
間放置して硝酸蒸気及びフッ化水素酸の蒸気16を発生
させ、シリコンウェハ13表面の有機皮膜と硝酸とを反
応させ、酸化皮膜とフッ化水素酸とを反応させて液滴1
7を生じさせる。この液滴17に純水100mlを滴下
し、その液滴をシリコンウェハ13表面上で転がしなが
ら反応液を集める。そしてこの集められた反応液をフレ
ームレス原子吸光分析装置によって定量分析した。
【0018】また、基礎試料であるシリコンウェハ13
を用いて上記と同様の操作を行なった。
【0019】比較例としては従来のシリコンウェハ表面
の汚染金属元素の回収方法を用いた。すなわち、まずこ
のウェハ支持台12上に、上記の汚染処理を施したシリ
コンウェハ13を表面を上にして水平に載置する。次い
でビーカ15にフッ化水素酸30重量%の溶液を入れ、
常温で5時間放置してフッ化水素酸の蒸気16を発生さ
せ、シリコンウェハ13表面の酸化皮膜とフッ化水素酸
とを反応させて液滴17を生じさせる。この液滴17に
純水100mlを滴下し、その液滴をシリコンウェハ1
3表面上で転がしながら反応液を集める。そしてこの集
められた反応液をフレームレス原子吸光分析装置によっ
て定量分析した。
【0020】また、基礎試料であるシリコンウェハ13
を用いて上記と同様の操作を行なった。
【0021】このように回収され定量された金属元素の
定量値から基礎試料の空試験値を差し引いた値と、始め
に汚染させた時の汚染金属元素量とを比較して回収率を
求めた結果を表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】表1から明らかなように、比較例の方法で
は汚染金属はほとんど回収されないのに対し、実施例の
方法では汚染金属元素が、ほぼ100%近く回収される
という良好な結果が得られた。
【0024】図1のスペクトルBは実施例に係るシリコ
ンウェハ表面の汚染金属元素の回収方法を実施した後の
シリコンウェハ表面を光電子分光分析法により分析した
測定スペクトルを示しており、C及びFの存在を表わす
1sピーク、F1sピークが認められない。従って、酸化
皮膜および有機皮膜が分解除去されたことがわかる。
【0025】上記したように実施例に係る回収方法によ
れば、有機皮膜に対して、硝酸蒸気あるいは王水蒸気を
反応させて分解するので酸化皮膜上の有機皮膜を除去す
ることができ、このためシリコンウェハ表面の酸化皮膜
をふっ化水素酸蒸気によって完全に分解することができ
る。従って、有機皮膜中及び酸化皮膜中の汚染金属元素
を回収することができるので、汚染金属元素を100%
近い回収率で回収することができ、高い精度で汚染金属
元素を定量分析することができる。
【0026】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように本発明に
係るシリコンウェハ表面の汚染金属元素の回収方法にあ
っては、前記シリコンウェハ表面に付着している有機皮
膜を硝酸蒸気あるいは王水蒸気により分解するので酸化
皮膜上の有機皮膜を除去することができ、このため前記
シリコンウェハ表面の酸化皮膜をふっ化水素酸蒸気によ
って完全に分解することができる。従って、有機皮膜中
及び酸化皮膜中の汚染金属元素を100%近い回収率で
回収することができ、高い精度で汚染金属元素を定量分
析することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】シリコンウェハ表面に関する光電子分光分析法
の測定スペクトルを示したグラであり、スペクトルAは
ドライエッチ処理後のシリコンウェハ表面に関する測定
スペクトルであり、スペクトルBは本発明に係るシリコ
ンウェハ表面の汚染金属元素の回収方法を実施した後の
シリコンウェハ表面に関する測定スペクトルである。
【図2】実施例および比較例に係るシリコンウェハ表面
の汚染金属元素回収方法に用いた装置を示す模式的断面
図である。
【符合の簡単な説明】
13 シリコンウェハ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコンウェハ表面の汚染金属元素を回
    収する方法において、前記シリコンウェハ表面に付着し
    ている有機皮膜を硝酸蒸気あるいは王水蒸気により分解
    し、前記シリコンウェハ表面の酸化皮膜をふっ化水素酸
    蒸気によって分解することにより、前記汚染金属元素を
    回収することを特徴とするシリコンウェハ表面の汚染金
    属元素の回収方法。
JP4080776A 1992-04-02 1992-04-02 シリコンウェハ表面の汚染金属元素の回収方法 Pending JPH05283381A (ja)

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