JPS61221649A - 半導体薄膜の分解装置 - Google Patents

半導体薄膜の分解装置

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JPS61221649A
JPS61221649A JP60061840A JP6184085A JPS61221649A JP S61221649 A JPS61221649 A JP S61221649A JP 60061840 A JP60061840 A JP 60061840A JP 6184085 A JP6184085 A JP 6184085A JP S61221649 A JPS61221649 A JP S61221649A
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/3103Atomic absorption analysis

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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体薄膜の分解装置に関し、さらに詳しくは
、半導体薄膜中の超微量不純物分析用の試料溶液を調製
するための半導体薄膜の分解装置に関するものである。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
StO,@やSt、N、膜などの半導体薄膜は、シリコ
ン半導体素子におけるドープ剤部分拡散マスクや金属蒸
着膜の保@膜として使用されているが、この薄膜中にN
a、に、Fa  などの不純物が存在すると、たとえそ
の量が超微量でありでも、素子の電気特性は大きな影響
を受ける。このため、超L8I素子等の性能を高めるた
めには、これらの不純物の含有量を出来得る限シ低く抑
える必要があるが。
この目的を達成するためには、半導体薄膜中にかかる不
純物の製置及びその面内分布を正確に測定する必要があ
る。
半導体薄膜中の不純物置を測定するためには。
従来、フレームレス原子吸光分析装置が使用されている
が、この分析装置にかける試料の調製には大きな問題点
が存在する。
従来の試料調製法は、半導体薄膜を弗化水素酸(弗酸)
と硫・酸との混合溶液で直接分解した後。
得られた分雫液を蒸発乾固して残渣を得、これを純水を
用いて一定容量に希釈することによって、フレームレス
原子吸光分析用の試料を得る方法であった。しかしなが
ら、この従来法によるときには、半導体薄膜を分解する
ために使用する試薬からの汚染が極めて大きく、たとえ
非沸騰蒸留法やイオン交換法で精製した試薬を用いた場
會でも、これらの試薬がすでに0.1 ppb以上の不
純物(Na 。
Kなど)を含有しているため、I O” I 7cm”
以下の薄膜中不純物の量を、フレームレス原子吸光分析
装置を用いて、正確に測定することは極めて困難なこと
である。また、薄膜試料を汚染させずに分割して分解す
ることが不可能であるため、薄膜中不純物の面内分布も
正確に測定することは極1.めで困難である。
〔発明の目的〕
本発明はかかる従来技術の問題点を解消することを目的
とする。すなわち1本発明は、フレームレス原子吸光分
析用の試料溶液調製法において、分解試薬や環境からの
汚染がほとんどないものを調製する装置を提供すること
及び薄膜試料を汚染させずに分割公憤することを目的と
する。
〔発明の概要〕
本発明の半導体薄膜分解装置は、半導体薄膜1゜弗化水
素酸などの揮発性物質ガスを用いて分解する装置で、あ
るが、その特徴は、密閉容器;該密閉容器内に設けられ
たガス発生用揮発性物質貯就容器;該密閉容器内に設け
られた半導体薄膜試料を水平に収納する収納容器;及び
弗化水素酸貯蔵容器を加熱する加熱手段から構成される
ものである。
本発明装置を構成する揮発性物質貯蔵容器は、一定量の
弗化水素酸、アンモニア等の揮発性アルカリを貯蔵し、
そこから、薄膜分解性のガスを効率よく発生蒸発せしめ
得るものであればいかなるものでありてもよい。
半導体薄膜試料の収納容器は1分解されるべき半導体薄
膜を収納し、そこに貯蔵容器から弗化水素ガス等が接触
して、半導体薄膜の分解が行なわれ、その分解液及び薄
膜試料が少なくとも、分解完了まで静止している(移動
しない)ような位置関係で該密閉容器内に設けられたも
のである。薄膜試料の収納容器は、−個の薄膜試料(例
えば。
薄膜のついた試料ウニ八−)を収納するだけでもよく、
複数個の薄膜試料を収納するものであってもよい、複数
個の薄膜試料を収納し、これを同時分解するためには、
例えば収納容器を複数個積みあげたシ、又は1つの収納
容器内を複数室に間仕切りすればよい。
更には、収納容器は上面開口することなく1通気孔を例
えば側壁に具備する蓋で覆えば、密閉容□器の天井等か
ら滴下する酸溶液からの汚染を防止し得て有効である。
なお、収納容器内で、薄膜試料の上面に間仕切りわくを
のせ、固定することによシ、薄膜試料を分割して弗酸蒸
気で分解することができる。
弗化水素酸容器の加熱手段は、弗化水素酸液を蒸発させ
て、弗化水素ガスを効率よく発生させるために配設され
る。電気抵抗加熱等その加熱手段の1g11jlIは問
わない、これら加熱手段は汚染防止の観点から密閉容器
の外部に配設されることが好ましい、また、必要に応じ
ては、貯蔵容器を加熱するために設けてもよい。
本発明の装置を構成する部材の材質には、それが、測定
を目的とする半導体薄膜試料中の不純物の正確な測定を
直接的にも間接的にも妨害するものでないかぎシ、いか
なるものであってもよいが、分解用ガスが弗化水素ガス
であることから、弗化 ゛水素に耐え得る樹脂、ポリエ
チレン樹脂等を用いるのが好ましい。これらの樹脂は、
耐酸性及び耐熱性が優れているうえに、弗化水素酸、硝
□酸、塩酸などの混酸による洗浄によりて不純物を容易
に除去することができ、かかる洗浄を終えたものからの
不純物の溶出が極めて少なく、本発明の目的にかなりた
材質である。
又、半導体薄膜の分解状況を監視できるように密閉容器
の少なくとも一部を透明材料で構成することが好ましい
、このような構成をとることにょシ1分解状況に応じて
分解処理を停止することができるため1分解処理に要す
る時間を短縮することができる。さらに、分解・処理中
に密閉容器を開けて1分解状況をみる必要がないため、
大気中から等の不純物の混・人を防止することができる
。極めて微量の分析を行なうため、このような不純物の
混入はできる限り避けることが好ましく、その効果は大
なるものである。この透明材料としては、前述のとと(
耐弗化水素、耐熱材料であることが好ましく、例えば四
弗化エチレンと六弗化エチレンとの共重合体、四弗化エ
チレンとエチレンとの共重合体、ポリエチレンやアクリ
ル、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリルニトリ
ルスチレン樹脂等が好ましい。なおアクリル樹脂やポリ
カーボネート樹脂などの透明樹脂に耐弗化水素酸フィル
ムでラミネートした板材でもよい。
又、前記弗化水素酸等を加熱することによシ、効果的に
弗化水素ガス等を発生させることができ。
半導体薄膜の分解速度を高めることができる。しかしな
がらあま夛高温とすると揮発性物質溶液中からの不純物
の混入の恐れがあるため揮発性物質の′S度は50℃以
下、特に30〜40℃の範囲が好ましい。
このように構成された装置を用いることによシ、半導体
薄膜中の不純物及びその面内分布を、正確に測定するこ
とができる。
次に、添付した図面に基づいて本発明をさらに具体的に
説明する。添付の第1図は1本発明装置の一実施例の縦
断面図概略図であるが、密閉容器1、弗化水累酸貯賊容
器(弗化水累蒸発用ビーカーン2.試料の収納容器31
間仕切)枠4から構成されている。
装置の材質はすべて弗素樹脂<flえば°テフロンm)
で、使用前に弗化水素酸、硝酸、塩酸の混酸溶液で加熱
洗浄した後、純水で洗浄する。8i0゜または81.N
4薄膜60ついた試料ウェハー7を収納容器3の溝底に
水平な状態で入れておき、さらlc、試料ウェハー7の
上面に、間仕切〕枠4を置き固定する。その後、弗化水
素酸5を蒸発用ビーカー2に入れて所定時間放置する。
この場合、放置時間は1分解が完了してから、300分
間程度超過しても1分析感度や精度に影響はほとんどな
い、な詔、放置ml!は50℃以下。
特に30〜b 必要に応じ加熱手段を設けるが通常のヒータ、等の加熱
手段でよい、薄膜は発生する弗化水素ガス9によって完
全に分解する。
薄@が完全に分解した後は、密閉を解除した時、人体に
有害である弗化水素ガスの発生量を低減するため分解装
置の少な(とも°弗化水素酸溶液を室温以下、好ましく
は0℃l!度に冷却することが望ましい。
その後1分解液8をマイクロピペットで回収し攪拌し計
量した後、蒸発乾固による分離amを行なうことなく直
接フレームレス原子吸光分析装置で測定する。
なお、密閉容器lは、透明蓋体11によシ密閉される。
このように直接酸分解することナク、弗化水素ガスを用
いて分解処理を行なうため、非常に高感変の検出が可能
となる。この弗化水素ガスは、弗化水素酸の蒸発ガスを
用いるため、たとえ溶液中に不純物が含まれていたとし
ても、蒸発ガス中では極めて不純物量は少ない、従りて
回収される試料用の溶液中の不純物量も少なくなるので
ある。
〔発明の実施例〕
以下、実施例によシ1本発明をさらに詳細に説明する。
実施例I Siウェハーに熱酸化法で作製したStO,膜(232
人)中の不純物を1本発明の装置を用いて公憤しフレー
ムレス−原子吸光分析装置で調べた。
分解及び測定条件 ■薄膜の分解条件・・・・・・弗化水素#(501:1
001nj、温[:30℃、密閉容器の空間体積:約1
6’0QOCII” 、分解放置時間二60分。
■フレームレスメ子吸光分析装置の測定条件・・・−a
m:tzo℃t”30秒、灰化: F51fi[(Na
:600℃、Kニア00℃、FeとCr : 1000
℃) で30秒、原子化二所定温度(N烏: 2500
℃、K:2700℃、FeとCr:2soo℃)で8秒
、キャリアガス:アルゴン100mj/分、ただし原子
化時だけはOmj /分、測定波長:Na589−Na
389−0n、5nm、Fe248.3nm、Cr35
9.4nm、妨害吸収補正用光源:NaやXの分析時に
はハロゲンタングステンランプ、FeやCrの分析時に
は重水累ランプを使用。
上記の条件でNl:4X10”す/cm ” 、 K 
: I X10−” I/cs”  、Fe:2.7X
10−”17cm”、Cr :5X1 G−” I 7
cm”を分析することができた。しかし。
従来の直接酸分解−フレームレス原子吸光分析法(■薄
膜の分解条件・・・弗化水素酸(50% ) 5mlと
硫酸(96qb)0.1mjと純水5 mjとの混ra
m液で30℃にて薄膜を10分間で分解し、その分解液
を約160℃で2時間加熱して蒸発乾固した後。
純水で5mjに希釈する。■フレームレス原子吸光分析
装置の測定条件・・・前記条件と同じ。)では、使用す
る試薬中の不純物のために、2X10″″SoI/cm
”以下のNa、に、Fe、lX10−’°I /c−以
下のCrを検出することがで音なかりた。
実施例2 8Mウニ八へにLPCVD法で作製したsto、m(3
000A)中の不純物を、本発明の装置を用いて分解し
フレームレス原子吸光分析装置で調べたところ(■薄膜
の分解条件・・・弗化水素醗(son):100mjs
温度40℃、密閉容器の空間体積:約16000cm−
分解放置時間:60分、■フレームレス原子吸光分析装
章の測定条件・・・実施例1の条件と同じ@ )% N
a:a、axxo−111/CI” 、 K:  2.
2X1G−”  I  /Cm”   、  Feニア
、8XIG−鳳・ 97cm”Cr : 3.4 XI
 O−” I /as意を分析することができた。
しかし、従来法(実施例1の従来法の条件と同じ)では
、re(:8X1G−”・jl/c11鳳)を除き% 
Na、K。
Crを検出することはできなかりた。
実施例3 81ウエハーにプラズマCvD法で作製した8 1sN
all (5000A )中の不純物を、本発明装置を
用いて分解しフレームレス原子吸光分析装置によって調
べたところ(実施例2と同条件)%Na:1.OX]O
″″” I /cta”、 K : 1.2X10″″
1m ’5+ /cm’。
Pe:2.8xtO−’・170m” 、 Cr : 
4.4X10−” 170m”を分析することができた
。しかし、従来法(実施例1の従来法と同条件)では%
Pa (: 3X10″″10I/cIl鵞)を除き、
Na、に、Crを検出することはできなかった。
実施例4 8Mウェハーに熱酸化法で作製した810X9g(45
0X)のオリフラ側及び反オリフラ側半分中の不純物を
本発明装置を用いて分解し、フレームレス原子吸光分析
装置によりて実施例1と同条件で測定したところ、オリ
フラ側はNa:6XIQ−”17Cm” 1 K : 
I X 10”−” 170m” 、 F e : 3
.7 X 1 G−” 1/c+s” %Or : 8
X10−”畠1 /CI+” 、反オリフラ側はNs:
 6X10−” 170m” %に: 1xIQ−$1
17Cm” 、 Fe :2.7XIO″″” 170
m” 、 Cr 6 Xi O−” 170m”  を
分析することができた。しかし、従来法(実施例1の従
来法と同条件)ではいずれも2X10−’°I /cr
rr”  以下のNa、に、Fe、lXl0−”Inc
♂以下のCrを検出することができなかった。
〔発明の効果〕
本発明では試料を直接酸分解するのではなく、よシ高純
度な弗化水素ガスで分解するため、試薬からの汚染を大
幅に低減することができた。また、蒸発乾固の操作を行
なわないこと、詔よび密閉容器内で分解するため、環境
からの汚染も低減することができた0以上のことから、
本発明によって従来法に比較し1000倍の超高感度化
を達成し、薄膜中の10””” I 7cm”レベルの
Na、に、Feなどの金属不純物を分析可能とした。ま
た、不純物の面内分布も測定可能になった。しかも、試
料分解液調製のための操作は簡単であシ、その工業的価
値は大である。
【図面の簡単な説明】
111E1図は1本発明の半導体薄膜分解装置の概略を
示す縦断面図である。 l・・・密閉容器%2・・・揮発性物質貯蔵容器(蒸発
用ビーカー)、3・・・試料の収納容器、4・・・間仕
切シ枠、5・・・揮発性物質溶液%6・・・半導体薄膜
(sio。 膜= S 1lN411! )、7・・・81ウエハー
、8・・・分解液、9・・・分解性ガス、10・・・加
熱手段、11・・・透明蓋体。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)密閉容器;該密閉容器内に配設された揮発性物質
    貯蔵容器;該密閉容器内に配設され内部に半導体薄膜試
    料が水平に収納されている収納容器;並びに揮発性物質
    貯蔵容器を加熱する加熱手段を具備することを特徴とす
    る半導体薄膜の分解装置。
  2. (2)半導体薄膜試料の収納容器が蓋付き容器であるこ
    とを特許請求の範囲第1項記載の半導体薄膜の分解装置
JP60061840A 1985-03-28 1985-03-28 半導体薄膜の分解装置 Granted JPS61221649A (ja)

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JP60061840A JPS61221649A (ja) 1985-03-28 1985-03-28 半導体薄膜の分解装置

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JPS61221649A true JPS61221649A (ja) 1986-10-02
JPH0525068B2 JPH0525068B2 (ja) 1993-04-09

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63195540A (ja) * 1987-02-09 1988-08-12 Toshiba Corp 半導体薄膜の分解装置
WO1991012631A1 (en) * 1990-02-19 1991-08-22 Purex Co., Ltd. Semiconductor wafer sample container and sample preparation method

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WO1991012631A1 (en) * 1990-02-19 1991-08-22 Purex Co., Ltd. Semiconductor wafer sample container and sample preparation method

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