JPH1197321A - 汚染源特定方法 - Google Patents

汚染源特定方法

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JPH1197321A
JPH1197321A JP9253919A JP25391997A JPH1197321A JP H1197321 A JPH1197321 A JP H1197321A JP 9253919 A JP9253919 A JP 9253919A JP 25391997 A JP25391997 A JP 25391997A JP H1197321 A JPH1197321 A JP H1197321A
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JP
Japan
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isotope
contamination
cvd
isotope ratio
different
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JP9253919A
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English (en)
Inventor
Shoji Kozuka
祥二 小塚
Mitsuhiro Tomita
充裕 富田
Yuji Yamada
裕司 山田
Miyuki Takenaka
みゆき 竹中
Hideki Matsunaga
秀樹 松永
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体製品の汚染源を特定する方法を提供す
る。 【解決手段】 半導体製品の製造又は処理に用いられる
装置を複数の部位1,2,4に規定し、この複数の部位を同
位体存在比が互いに異なる素材によって構成する。装置
のいずれかの部位を汚染源とする汚染が半導体製品に生
じたとき該汚染における同位体存在比を測定することに
よって汚染源を特定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製品の製造
又は処理において発生する汚染の汚染源を特定する方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体素子の微細化が進み、半導体素子
が高密度・高集積化するにつれて、各製造工程において
半導体基板の表面に付着したり膜中に混入する微量の汚
染物が半導体素子の製品歩留まりや品質信頼度に及ぼす
影響が大きくなってきていることは広く知られている。
【0003】従って、半導体素子の微細化に伴って、半
導体基板の清浄度を的確に評価するための分析法の開
発、汚染元素の電気的特性などの評価、不純物元素の挙
動の評価が行われている。
【0004】特に、ウエハ表面の微量金属不純物に関し
ては、二次イオン質量分析法や誘導結合プラズマ質量分
析法、原子吸光法が用いられているが、これらの分析方
法を用いる場合、シリコンウエハ上の微量汚染量は把握
できるが、ウエハ製造工程における汚染発生源の解明に
は至っていなかった。また、分析操作や分析装置から測
定対象元素の汚染があった場合、微量分析では汚染源の
解明は困難であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
製造装置・方法では、汚染されたウエハの分析によって
ウエハの製造工程における汚染源を解明することは困難
であった。
【0006】本発明の目的は、ウエハや基板等の半導体
製品の製造における汚染を解明する汚染源特定方法を提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の汚染源特定方法
は、半導体製品の製造又は処理に用いられる装置を複数
の部位に規定し、当該複数の部位を同位体存在比が互い
に異なる素材によって構成することにより、装置のいず
れかの部位を汚染源とする汚染が半導体製品に生じたと
きに該汚染における同位体存在比を測定することによっ
て当該汚染源を特定する。
【0008】上記複数の部位において互いに異なる同位
体存在比は、天然存在比が小さい安定同位体について存
在比が異なるものである。
【0009】
【発明の実施の形態】スパッタ装置やCVD装置、単結
晶の引き上げ装置などの装置内にシリコンウエハ等の被
処理体を配置した時、装置の構造破壊や僅かな損傷など
の原因により装置を構成する元素によって被処理体が汚
染されることがある。この様なとき、装置を構成する素
材の材質が同じで有ればどの部位も同位体元素の存在比
は天然存在比で同じとなるので、質量分析測定によって
汚染元素を特定しても、その元素で構成される装置のど
の部位に由来するかは特定できない。
【0010】本発明は、シリコンウエハや基板等のよう
な厳格な品質保持を必要とする製品の製造や処理・取り
扱いを行う装置において、装置の部位によって構成する
素材の同位体元素の存在比を変化させ、製品が汚染され
た場合に、その汚染元素の同位体存在比を測定すること
によって汚染源となった部位を特定するものである。
【0011】同位体元素は質量分析法によって区別され
るので、天然同位体比と異なる同位体比、同位体濃度は
質量分析法によって検出可能であるが、同位体元素の化
学的挙動には差違はない。従って、装置の構成材として
同位体比が天然同位体比と異なる素材を用いても、機械
的に何等問題はない。従って、装置の中で汚染源となり
易いと予想される部位を予め選び出し、これらの部位を
構成する素材として、同位体の存在比が天然存在比と異
なるように調製した素材を用いて装置を作製する。この
様に構成することにより、製品の汚染が生じた場合には
汚染元素の同位体比を調べることによって汚染源となっ
た部位を特定することができる。
【0012】同位体存在比を天然存在比と相違させる同
位体(以下、識別用同位体と称する)は、天然存在比の
少ない元素であるのが実施し易く、識別可能とする部位
に用いる素材(以下、識別素材と称する)における識別
用同位体の存在比が高くなるように素材を調製する。識
別素材の同位体比は、識別用同位体の濃度が天然存在濃
度に比べて数値的に1桁以上異なる程度に高い濃度(存
在率)であるのが好ましい。1つの元素の1種の同位体
を識別用同位体として、同位体存在比の異なる識別素材
を複数種調製することは可能であり、このような識別素
材を使用して識別素材の種類と同数の部位を識別可能と
することができるが、更に、複数種の同位体及び複数種
の元素について同様に同位体存在比を変えて識別用同位
体とし、これを組み合わせることにより、識別素材の種
類すなわち識別可能とすることができる部位の数は格段
に多くなる。
【0013】識別素材は、素材全体において同位体存在
比が一定値である均一素材であっても素材の表面のみに
同位体存在比が天然存在比と異なる層を有する積層構造
の素材であってもよい。
【0014】上述のような識別素材を用いて各部位を識
別可能に構成した装置内にウエハ等の試料を配置し、試
料の汚染元素を測定し同位体存在比を調べることによ
り、汚染源の部位を特定することができる。試料の同位
体存在比を調べることに伴い、試料表面に付着、吸着し
た金属不純物、軽元素、ハロゲン元素等の拡散、析出な
どによる変化も知ることができ、汚染源からの一連の挙
動や原因解明及び開発への適用も可能となる。また、同
一元素における存在比の異なる同位体が何層にも拡散し
ている場合や、異なる元素が何層にも拡散している場合
にも、スペクトルにおいて深さ方向に同位体間、元素間
での存在比率の相違から、部分的な汚染源の解明を有効
に行うことが可能である。さらに、汚染源の解明だけで
なく、積極的に汚染を生じさせてプロセスの開発評価に
反映させることも可能である。
【0015】また、同位体存在比の測定に関連した分析
操作や分析装置に起因した測定対象元素による汚染があ
っても、天然存在比率が少ないためその影響は少ない。
さらに、質量分析測定では分子イオンの干渉が少なく、
バックグランドの小さな同位体を用いれば、検出感度を
向上させることも可能である。測定手法についても、従
来より半導体分析で用いられているICP質量分析法や
二次イオン質量分析法を用いることができる。また、C
VDガス等の有機系の汚染物については、炭素の同位体
を用いれば認識可能であり、配管残留付着物からの有機
物汚染等もガスクロマトグラフ質量分析法を用いて認識
することができる。
【0016】
【実施例】以下、実施例を参照して、本発明について更
に説明する。
【0017】図1は、CVDシステムの概略構成を示
す。このCVDシステムは、CVD装置1、CVD配管
2、バルブ3及び加熱ヒーター4を備え、シリコン基板
やウエハ等の試料5がCVD装置1内に配置され、試料
5上に各種の膜形成が行われる。このCVD装置に関連
して以下のような操作を行った。
【0018】(実施例1)鉄−ニッケル−クロム合金
(SUS)を用いてCVD装置1及びCVD配管2を制
作するに当たり、CVD配管2及びCVD装置1の天板
を以下のような素材を用いて制作を行い、CVDシステ
ムを構成した。
【0019】まず、61Niの濃度が99.44%である
濃縮安定同位体元素(Oak Ridge National Laboratory
(USA)社製)をニッケル素材として用いてSUSを調製
し、この識別用SUSでCVD配管2を製造した。
【0020】次に、64Niの濃度が98.08%である
濃縮安定同位体元素(Oak Ridge National Laboratory
(USA)社製)をニッケル素材として用いてSUSを調製
し、この識別用SUSを用いてCVD天板を製造し、C
VD装置の他の部分を通常のSUSにより作成して識別
用SUS製のCVD天板と接合してCVD装置を制作し
た。これに上記のCVD配管2を接続した。
【0021】上記に従って、4台のCVDシステムを制
作し、このうちの1台目についてはCVD配管2に、2
台目についてはCVD装置1の天板に、さらに3台目に
ついてはCVD装置1の側壁部に微小な傷をつけた。
【0022】上記4台のCVDシステムの各々におい
て、CVD装置1内に試料5としてシリコン基板を配置
し、シリコン基板上にSiN膜を形成した。成膜後、シ
リコン基板のSiN膜中の不純物を調べるために、二次
イオン質量分析法(O2 + 、10keV)にて58Ni、
61Ni及び64Niを分析したところ、1台目のCVDシ
ステムによるシリコン基板では図2の(a)のようなプ
ロファイルが得られ、2台目では(b)のように、3台
目では(c)のように、4台目では(d)のような結果
が得られた。図2において、線Aは58Niの検出量、線
Bは61Niの検出量、線Cは64Niの検出量を示す。
【0023】Niの天然同位体存在比は、58Ni:6
8.1%、60Ni:26.2%、61Ni:1.1%、62
Ni:3.6%、64Ni:0.9%であるから、図2の
ニッケル同位体の検出結果からNi汚染がCVD配管
2、CVD装置1の天板及びCVD装置1のその他の部
分に由来していることが各々認識される。
【0024】(比較例1)図1に示すCVDシステムの
CVD装置1及びCVD配管2をすべて天然素材による
SUSを用いて制作し、4台のCVDシステムを用いて
実施例1と同様の操作を行った。シリコン基板上に成膜
されたSiN膜中の不純物を調べるために、二次イオン
質量分析法(O2 + 、10keV)にて58Ni、61Ni
及び64Niを分析したところ、CVD装置1又はCVD
配管2に傷をつけた3台のシステムのいずれにおいて
も、ニッケルの分析結果は図2の(c)のようになり、
傷のないシステムにおける結果は図2の(d)のように
なった。このため、SiN膜を汚染するNiの汚染源を
断定することは困難であった。
【0025】(実施例2)鉄−ニッケル−クロム合金
(SUS)を用いてCVD装置1及びCVD配管2を制
作するに当たり、CVD配管2及びCVD装置1の天板
を以下のような素材を用いて制作を行い、CVDシステ
ムを構成した。
【0026】まず、50Crの濃度が97.65%である
濃縮安定同位体元素(Oak Ridge National Laboratory
(USA)社製)をクロム素材として用いてSUSを調製
し、この識別用SUSでCVD配管2を製造した。
【0027】次に、61Niの濃度が99.44%である
濃縮安定同位体元素(Oak Ridge National Laboratory
(USA)社製)をニッケル素材として用いてSUSを調製
し、この識別用SUSを用いてCVD天板を製造した。
【0028】更に、57Feの濃度が93.55%である
濃縮安定同位体元素(Oak Ridge National Laboratory
(USA)社製)を鉄素材として用いてSUSを調製し、こ
の識別用SUSを用いて加熱ヒーター4を製造した。C
VD装置の他の部分を通常のSUSにより作成してCV
D天板及び加熱ヒーター4と接合してCVD装置を制作
した。これに上記のCVD配管2を接続した。
【0029】上記に従って制作したCVDシステムのC
VD配管2に微小な傷をつけ、CVD装置1内に試料5
としてシリコン基板を配置し、シリコン基板上にSiN
膜を形成した。成膜後、シリコン基板のSiN膜中の不
純物を調べるために、二次イオン質量分析法(O2 +
10keV)にて61Ni、50Cr、52Cr及び57Feを
分析したところ、図3のようなプロファイルが得られ
た。図3において、線Dは50Crの検出量、線Eは52
rの検出量、線Fは61Niの検出量、線Gは57Feの検
出量を示す。
【0030】Crの天然同位体存在比は、50Cr:4.
3%、52Cr:83.8%、53Cr:9.5%、54
r:2.4%であり、61Ni及び57Feの天然存在比は
各々1.1%及び2.2%であるから、図3のクロム同
位体の検出結果からシリコン基板のSiN膜がCrによ
り汚染され、汚染源がCVD配管であることが認識され
る。
【0031】上述から理解されるように、半導体関連の
ような厳格な品質保持を要求される製品の製造、処理及
び取扱において生じる汚染の汚染源は、これらの工程で
使用する装置を各部位毎に同位体元素の存在比の異なる
素材で構成することによって特定することが可能とな
る。
【0032】
【発明の効果】本発明によれぱ、半導体製品の製造工程
において生じる汚染の汚染源を解明することができ、工
業的価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】CVDシステムの概略構成図。
【図2】半導体製品の不純物を調べるための二次イオン
質量分析法によるスペクトルを示す図。
【図3】半導体製品の他の不純物を調べるための二次イ
オン質量分析法によるスペクトルを示す図。
【符号の説明】
1 CVD装置 2 CVD配管 3 バルブ 4 加熱ヒーター 5 試料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹中 みゆき 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 松永 秀樹 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝研究開発センター内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体製品の製造又は処理に用いられる
    装置を複数の部位に規定し、当該複数の部位を同位体存
    在比が互いに異なる素材によって構成することにより、
    装置のいずれかの部位を汚染源とする汚染が半導体製品
    に生じたときに該汚染における同位体存在比を測定する
    ことによって当該汚染源を特定することを特徴とする汚
    染源特定方法。
  2. 【請求項2】 前記複数の部位において互いに異なる同
    位体存在比は、天然存在比が小さい安定同位体について
    存在比が異なるものである請求項1記載の汚染源特定方
    法。
JP9253919A 1997-09-18 1997-09-18 汚染源特定方法 Pending JPH1197321A (ja)

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JP9253919A JPH1197321A (ja) 1997-09-18 1997-09-18 汚染源特定方法

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100408151C (zh) * 2001-01-29 2008-08-06 美塔莱公司 自动同位素稀释质谱分析方法及装置
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100408151C (zh) * 2001-01-29 2008-08-06 美塔莱公司 自动同位素稀释质谱分析方法及装置
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CN113607766B (zh) * 2021-08-03 2023-08-29 亚翔系统集成科技(苏州)股份有限公司 基于半导体生产线中不良产品的污染源查找方法
CN114062478A (zh) * 2021-11-10 2022-02-18 中国科学院生态环境研究中心 一种可实现自验证的颗粒污染物来源解析方法
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