JPS6273137A - 試料分解装置及びそれを用いた試料分解方法 - Google Patents

試料分解装置及びそれを用いた試料分解方法

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JPS6273137A
JPS6273137A JP21260285A JP21260285A JPS6273137A JP S6273137 A JPS6273137 A JP S6273137A JP 21260285 A JP21260285 A JP 21260285A JP 21260285 A JP21260285 A JP 21260285A JP S6273137 A JPS6273137 A JP S6273137A
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Hideki Matsunaga
秀樹 松永
Naoyuki Hirate
平手 直之
Akira Okada
章 岡田
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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、各種試料を酸によって分解するための装置及
びその分解方法に関し、更に詳しくは、シリコン結晶、
ガリウムヒ素結晶のような半導体結晶中の極微量の不純
物を分析するための試料溶液を調製することを目的とし
て用いる試料分解装置及びその分解方法に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] シリコン結晶やガリウムヒ素結晶は半導体素子基板とし
て使用さ゛れているが、しかし、この結晶の中にナトリ
ウム(Na) 、カリウム(K)、鉄(Fe)などの不
純物が存在すると、たとえその量が極微量であったとし
ても素子の電気特性に大きな影響を与える。したがって
、素子の特性を高めるためには、これら不純物の含有量
を可能な限り低くすることが必要である。
このための処首をとる前提として、結晶中の不純物の濃
度を正確に分析することが不可欠になる。
従来、その分析方法としてはフレームレス原子吸光分析
法が広く適用されている。この方法において、分析装置
にかける試料溶液は概ね次のようにして調製されている
。すなわち、例えば、シリコン結晶の場合、結晶試料を
フッ化水素酸と硝酸と硫酸との混合酸溶液に溶解せしめ
て直接分解し、得られた分解溶液を蒸発乾固して残液を
得、この残渣を純水で一定容量に稀釈するという方法で
ある。ガリウムヒ素結晶の場合には、塩酸と硝酸との混
合酸液を用いることが異なるだけである。
しかしながら、このような試料溶液の調製法にあっては
、用いる各試薬からの汚染が極めて大きい。
例えば、これら試薬は非情とう蒸留法やイオン交換法な
どで精製したものであっても通常Ha、になどの不純物
を0.1ppb以上含有している。したがって、このよ
うな試薬を用いた場合、得られた試料溶液では、5pp
b以下の不純物の分析は極めて困難であった。
[発明の目的] 本発明は、上記した問題点を解消し、試料の分解用試薬
又は環境からの汚染がほとんどない分析用試料溶液を調
製するための装置及びその方法の提供を目的とする。
し発明の概要] 本発明の試料分解装置は、密閉容器:該密閉容器内に配
設された少なくとも 1個の酸液貯蔵容器;該密閉容器
内に配設され、内部には試料と純水が収納されている収
納容器:該酸液貯蔵容器を加熱する加熱手段−並びに該
酸液貯蔵容器に磁気力を及ぼす磁界発生手段を具備する
ことを特徴とし、その分解方法は、密閉容器の中で、試
料分解用の酸液を磁界中で蒸発させ、該酸蒸気を試料が
浸漬されている純水に吸収させ、得られた高純度酸液で
該試料を分解することを特徴とする。
本発明の装置を図示した例に基づいて説明する0図で1
は密閉容器であり、この中で試料の分解が行なわれる。
容器1を構成する材質とじては、後述の酸蒸気などに侵
蝕されず、またある程度耐熱性を有する材質であれば何
であってもよく、とくに、半導体結晶の分解の場合には
フッ化水素酸などが用いられるので、例えば、テフロン
などは好適である。
密閉容器1の中には、 2種類の容器が配設される。1
つは、試料分解用の酸液が収納された酸液貯蔵容器2で
あり、他の種類は、分解すべき試料とそれを浸漬する純
水が収納された収納容器3である。これら容器の材質に
は、容器1の場合と同様な性状が必要であることは言を
またない。
容器2に収納する酸液は試料4の種類によって任意に選
択される。また、容器2の数は2個であってもよいし、
複数個であってもよく制限を受けるものではない0例え
ば、試料4がシリコンウェハーの場合、フッ化水素酸、
硝酸を別々の容器2に収納してもよいし、混酸にして 
1つの容器に収納しておいてもよい。
容器3には試料4と純水5が収納されている。
用いる純水としては脱イオン水、蒸留水など、不純物を
除去して得た精製水がよい6試料4の分解を円滑に行な
わせるために、例えば容器3の底には図のような凸部6
を設けて試料を点支持することが好ましい。
また、図では容器3が1つであるが、同時に多数の試料
を分解するためには、例えばこの容器3を複数個積みあ
げたり1.又は 1つの容器内を複数室に間仕切りすれ
ばよい。
更には、容器3は上面開口することなく通気孔を例えば
側壁にA備する蓋で覆えば、容器1の天井等から滴下す
る酸溶液からの汚染を防上し得て有効である。
7は酸液貯蔵容器の加熱手段であって、これは容器2内
の酸液を蒸発させて酸蒸気を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種類は問わない。こ
れら加熱手段は汚染防止の観点から容器1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、容器3
を加熱するために設けてもよい。
8は酸液貯蔵容器に磁気力を及ぼす磁界発生手段である
。ここでいう磁気力とは容器2名の酸液中のFe、Ni
等の強磁性物質が蒸発しないように強磁性物質を吸引す
る力であって、蒸発防止のために磁界発生手段が配設さ
れる。その種類は永久磁石、電磁石のいずれでもよい、
これら磁界発生手段は汚染防止の観点から容器1の外部
に配設されることが好ましい、しかしながら、耐酸化性
、耐薬品性、#熱性にすぐれたちの例えばテフロンで被
覆された磁界発生手段8であるならば容器1.2内に配
設してもよい。
この装置において、容器2内の酸液は加熱手段7によっ
て加熱されて蒸発し、酸蒸気となって容器1内を満たす
、蒸発に際しては、Fe、Ni等強磁性物質からなる不
純物は磁界発生手段の磁気力により吸引されて蒸発しな
いため酸蒸気の純度はより高くなる。
酸蒸気は矢線のように移動して容器3の純水5に吸収さ
れ高純度な酸液に復元する。かくして、試料はこの高純
度酸液によって分解され、全体と1、て外部汚染のない
試料溶液が得られる。
なお、以−ヒの説明は試料が半導体結晶である場合を主
眼にして行なったが、この装置及び方法はこれに限定さ
れるものではなく、要するに、各種の試料(例えば−9
ix 、 MoSixのような金属シリサイド、InS
b 、 InAsのような化合物半導体)とそれを分解
するf@力を有する酸液とを組合せたいかなる場合であ
っても適用できることは、その原理からして極めて明瞭
である。
[発明の実施例] 実施例1 比抵抗 1.5Ωcm、厚み438μのリンドープシリ
コンウェハーを用意した。これを脱イオン水50 m文
とともに容器3に収納した。酸液としてそれぞれ50%
フッ化水素酸400腫文と80%硝9400m見を選び
それぞれを別々に容器2に収納した。容器lの空間体積
は約8500cm3であった。なお、磁界発生手段とし
てテフロンコートされた永久磁石8(80ssX 80
ssX 5mm、5kGauss)を容器2の下に置い
た。いずれの容器もテフロン製のものを用意した。
加熱手段(ヒータプレート)を作動して、各酸液を21
0℃で150分間加熱した。ウェハーの溶解が確認され
た。
得られた試料溶液をフレームレス原子吸光装置にかけて
Na、 K 、 Fe、 Crの分析を行なった#測定
条件は以下の通りである。
乾燥:120℃テ30秒。灰化:Naは6oo℃、には
700℃、 FeとOrは1000℃でそれぞれ30秒
間、原子化二Naは2500℃、 Kは2700℃、 
FeとCrは2800℃でそれぞれ8秒間。キャリアガ
ス:アルゴンで300+aQ、/分、ただし原−f化の
ときは通流しない。
測定波長:Naは58LOnm  、  Kは786.
5nm  、 Feは248.3ni 、 Crは35
9.4nm 、妨害吸収補正用光源:Na、にのときは
ハロゲンタングステンランプ、Fe、Grのときは毛水
素ランプを使用。
以りの結果、 Ha: 3ppb、  K: 1ppb
、 Fe: 7ppb。
Ci□:0・5PPbであ−った。
比較例1−1 永久磁石8を使わないことを除いては、実施例1と同様
な条件で分析した。 Naは3ppb、 Kは1ppb
、 Crは0.5ppbと分析できたが、試料分解時の
Feの汚染量が1lppbであったので、Feは分析で
きなかった。
比較例1−2 50%フッ化水素酸low見、Go%硝酸5m見、96
%硫酸O6l謬見及び純水5嘗立から成る混酸に、実施
例1で用いたシリコンウェハーを浸漬し、これを約50
℃で20分間かけて分解した。得られた溶液を約180
℃で120分間加熱して蒸発乾固したのち、純水で5」
旦に稀釈した。
実施例1と同一の測定条件で分析したところ、試料分解
時の不純物汚染量がそれぞれHa 14ρρb。
K 9ppb、 Fe 28ppb、 Cr 8ppb
であったので、いずれの元素も分析できなかった。
実施例2 シリコンウェハーが比抵抗8.9ΩC11,厚み320
鱗のホウ素をドープしたものであったこと、脱イオン水
が40m1であったこと、酸液の加熱時間が130分で
あったことを除いては、実施例1と同様にして試料溶液
を調製し、同一の測定条件でプレームレス原子吸光分析
を行なった。
Na: 2ppb、  K: 1ppb、 Fe: 2
ppb、 Cr: 0.4ppbの結果が得られた。
比較例?−1 永久磁石8を使わないことを除いては、実施例2と同様
な条件で分析した。 Naは2ppb、 Kは1ppb
、 Crは0.4ppbと分析できたが、試料分解時の
Feの汚染量が139pbであったので、 Feは分析
できなかった。
比較例2−2 50%フッ化水素酸 10層見、60%硝酸5論文、H
%硫酸0.1腸見及び純水5a交から成る混酸に、実施
例2で用いたシリコンウェハーを浸漬し、これを約50
℃で20分間かけて分解した。得られた溶液を約160
℃で120分間加熱して蒸発乾固した後、純水で5a交
に希釈した。実施例2と同一の条件で分析した。試料分
解時の不純物汚染量がHa 14ppb。
K 9ppb、 Fe 2flppb、 Cr epp
bであったので、いずれの元素も分析できなかった。
実施例3 試料が、 LEC法による厚み470−のガリウムヒ素
ウェハーであったこと、酸液が35%塩酸400+*u
 、 80%硝酸400+m見であったこと、酸液の加
熱時間が 140分であったことを除いては、実施例1
と同様の方法で分析用試料溶液を調製した。
得られた試料溶液をフレームレス原子吸光装置にかけて
Fe、Cr、Niの分析をなった。測定条件は次の通り
である。
乾繰:120℃で30秒。灰化:Feは1250°Q 
、 Crは1350℃、Niは1200℃でそれぞれ6
0秒間。原子化:いずれも2800℃でそれぞれ8秒間
。キャリアガス:アルゴンで300tJ17分、ただし
原子化のときは通流しない、測定波長:Feは248.
3n国、Crは359.4nm 、 Niは232.O
nm 、妨害吸収補正用光源:重水素ランプを使用。
Fe:  8ppb 、 Cr: 2ppb、旧: 3
ppbに結果が得られた。
比較例3−1 永久磁石8を使わないことを除いては、実施例3と同様
な条件で分析した。 Crは2ppbと分析できたが、
試料分解時のFe、Niの汚染量が13ppb 、 ?
PPbであったので、Fe、Hiは分析できなかった。
比較例3−2 35%塩酸10■交、60%硝酸5■見の混酸で実施例
3のウェハーを分解したのち純水でloh見に稀釈した
。この溶液を実施例3と同様の条件で分析した。試料分
解時の不純物汚染量がFe 24ppb。
Cr 7ppb、 Ni 14ppbであったので、い
ずれの元素も分析できなかった。
[発明の効果] 以」二の説明及び分析結果からも明らかなように、本発
明の装置を用いて調製した試料溶液は、従来のように、
試薬、環境等からの汚染が抑制されるので、得られた分
析結果は極めて高感度であり1例えばシリコンウェハー
の場合には約 100倍、ガリウムヒ素の場合には約5
倍であり、その有用性は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
図は本発明装置の1例を示す模式図である。 1・・・密閉容器、2・・・酸液貯蔵容器、3・・・試
料及び純水の収納容器、4・・・試料、5・・・純水、
8・・・凸部、?・・・加熱手段、8・・・磁界発生手
段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、密閉容器;該密閉容器内に配設された少なくとも1
    個の酸液貯蔵容器:該密閉容器内に配設され、内部には
    試料と純水が収納されている収納容器;該酸液貯蔵容器
    を加熱する加熱手段;並びに該酸液貯蔵容器に磁気力を
    及ぼす磁界発生手段を具備することを特徴とする試料分
    解装置。 2、該試料が半導体結晶ウェハーである特許請求の範囲
    第1項記載の試料分解装置。 3、該収納容器が蓋付き容器である特許請求の範囲第1
    項記載の試料分解装置。 4、密閉容器の中で、試料分解用の酸液を磁界中で蒸発
    させ、該酸蒸気を試料が浸漬されている純水に吸収させ
    、得られた高純度酸液で該試料を分解することを特徴と
    する試料分解方法。 5、該試料が半導体結晶ウェハーであり、該酸液が硝酸
    並びにフッ化水素酸若しくは塩酸である特許請求の範囲
    第4項記載の方法。
JP21260285A 1985-09-27 1985-09-27 試料分解装置及びそれを用いた試料分解方法 Granted JPS6273137A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01301142A (ja) * 1988-03-17 1989-12-05 Toshiba Corp 半導体分解装置
JPH04286956A (ja) * 1991-03-15 1992-10-12 Nec Corp 化学分析法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01301142A (ja) * 1988-03-17 1989-12-05 Toshiba Corp 半導体分解装置
JPH04286956A (ja) * 1991-03-15 1992-10-12 Nec Corp 化学分析法

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