JP2000243798A - 半導体基板の定量汚染試料の作製方法 - Google Patents
半導体基板の定量汚染試料の作製方法Info
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- JP2000243798A JP2000243798A JP11045444A JP4544499A JP2000243798A JP 2000243798 A JP2000243798 A JP 2000243798A JP 11045444 A JP11045444 A JP 11045444A JP 4544499 A JP4544499 A JP 4544499A JP 2000243798 A JP2000243798 A JP 2000243798A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 再現性良く、高い定量性を有し、実際の製造
プロセスにおける汚染形態を反映させた半導体基板の定
量汚染試料の作製方法を提供することを目的としてい
る。 【解決手段】 半導体基板上を金属不純物により所定量
汚染させる汚染処理を行う工程と、前記半導体基板上を
汚染させた金属不純物に対して物理的・化学的処理を行
う工程とを有する方法とする。前記汚染処理は、静置し
た半導体基板上に金属不純物を含む溶液を滴下し乾燥さ
せる処理であることが望ましい。また、前記金属不純物
を含む溶液は、揮発性アルコール類を含むことが望まし
い。
プロセスにおける汚染形態を反映させた半導体基板の定
量汚染試料の作製方法を提供することを目的としてい
る。 【解決手段】 半導体基板上を金属不純物により所定量
汚染させる汚染処理を行う工程と、前記半導体基板上を
汚染させた金属不純物に対して物理的・化学的処理を行
う工程とを有する方法とする。前記汚染処理は、静置し
た半導体基板上に金属不純物を含む溶液を滴下し乾燥さ
せる処理であることが望ましい。また、前記金属不純物
を含む溶液は、揮発性アルコール類を含むことが望まし
い。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造プロセ
ス上で発生する低濃度汚染とデバイス特性との関係を評
価する際や、低濃度汚染の半導体基板の洗浄効果を評価
する際に使用される金属不純物による半導体基板の定量
汚染試料の作製方法に関する。
ス上で発生する低濃度汚染とデバイス特性との関係を評
価する際や、低濃度汚染の半導体基板の洗浄効果を評価
する際に使用される金属不純物による半導体基板の定量
汚染試料の作製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、デバイスの微細化が進む一方で、
半導体製造プロセスに要求される清浄度はますます厳し
くなる傾向にある。半導体基板表面の清浄度の管理は、
製品の歩留まりを左右するほどに重要な課題となってい
る。特に金属不純物については、デバイスの電気特性を
著しく劣化させる原因となり得るため、極めて高い清浄
度が要求されている。半導体基板上の金属不純物の影響
については、例えば、大見忠弘著「ウルトラクリーンU
LSI技術」(培風館1995年)第182頁に記され
ている。この文献によれば、半導体基板上の金属不純物
は、PN接合電流リーク、酸化膜耐圧不良、キャリアラ
イフタイム低下等の電気特性劣化をもたらし、これらの
劣化を回避するためには、16MbitDRAMにおい
て半導体基板表面の金属不純物濃度を少なくとも1010
atoms/cm2以下にする必要があると記されてい
る。さらに、レジストアッシングや反応性イオンエッチ
ングやイオン注入等の工程を有する現状の半導体製造プ
ロセスにおいては、シリコンウエハに対し1011〜10
13atoms/cm2程度の金属汚染は避けられないと
も記されている。このような金属汚染による弊害を避け
るため、アンモニア−過酸化水素混合溶液をはじめとす
る種々の薬液を用いた洗浄方法により半導体基板上の金
属不純物を除去する技術が開発されている。
半導体製造プロセスに要求される清浄度はますます厳し
くなる傾向にある。半導体基板表面の清浄度の管理は、
製品の歩留まりを左右するほどに重要な課題となってい
る。特に金属不純物については、デバイスの電気特性を
著しく劣化させる原因となり得るため、極めて高い清浄
度が要求されている。半導体基板上の金属不純物の影響
については、例えば、大見忠弘著「ウルトラクリーンU
LSI技術」(培風館1995年)第182頁に記され
ている。この文献によれば、半導体基板上の金属不純物
は、PN接合電流リーク、酸化膜耐圧不良、キャリアラ
イフタイム低下等の電気特性劣化をもたらし、これらの
劣化を回避するためには、16MbitDRAMにおい
て半導体基板表面の金属不純物濃度を少なくとも1010
atoms/cm2以下にする必要があると記されてい
る。さらに、レジストアッシングや反応性イオンエッチ
ングやイオン注入等の工程を有する現状の半導体製造プ
ロセスにおいては、シリコンウエハに対し1011〜10
13atoms/cm2程度の金属汚染は避けられないと
も記されている。このような金属汚染による弊害を避け
るため、アンモニア−過酸化水素混合溶液をはじめとす
る種々の薬液を用いた洗浄方法により半導体基板上の金
属不純物を除去する技術が開発されている。
【0003】しかしながら、最近では、銅やタングクテ
ン等の配線材料、あるいはイリジウム、ルテニウム等の
電極材料、あるいはPZT、BST等の絶縁膜材料に見
られるような従来とは異なる半導体材料の導入によっ
て、金属汚染は多種多様化し、従来の洗浄方法では充分
に除去することができない状況となってきた。また、金
属の種類によってもデバイス特性等への影響が異なるた
め、それぞれの金属汚染に対するデバイスへの影響を把
握する必要にも迫られている。このような問題に対応す
るため、半導体基板表面を予め所定量の金属不純物で汚
染させ、デバイス特性への影響や洗浄効果の評価を行う
ことが活発に研究されている。
ン等の配線材料、あるいはイリジウム、ルテニウム等の
電極材料、あるいはPZT、BST等の絶縁膜材料に見
られるような従来とは異なる半導体材料の導入によっ
て、金属汚染は多種多様化し、従来の洗浄方法では充分
に除去することができない状況となってきた。また、金
属の種類によってもデバイス特性等への影響が異なるた
め、それぞれの金属汚染に対するデバイスへの影響を把
握する必要にも迫られている。このような問題に対応す
るため、半導体基板表面を予め所定量の金属不純物で汚
染させ、デバイス特性への影響や洗浄効果の評価を行う
ことが活発に研究されている。
【0004】例えば、特開平10−178077公報に
は、所定量の金属不純物を含む薬液にpH調整を施し、
当該薬液中に半導体基板を浸漬することによって、所望
濃度に基板表面が汚染された金属不純物汚染試料を作製
する方法が開示されている。また、特開平6−2497
64公報には、所定量の金属不純物を含むアルカリ性過
酸化水素溶液にシリコンウエハを浸漬し、その後純水で
リンスすることによって、シリコンウエハ上に鉄、ニッ
ケル等の金属不純物を、面内分布、深さ方向分布および
総量を制御して汚染する方法が開示されている。特開平
1−243536公報には、汚染させる金属元素の酸化
物生成エンタルピーに応じ、汚染方法を判断する方法が
開示されている。この発明によれば、アルミニウムや鉄
等の酸化物生成エンタルピーが大きい金属元素に関して
は、純水あるいは酸化性処理液中に所定濃度の金属溶液
を滴下し、当該薬液中に半導体基板を浸漬して汚染させ
る。また、銅のように酸化物生成エンタルピーが小さい
金属元素に関しては、半導体基板の自然酸化膜除去後に
銅を含む汚染処理液中に浸漬し汚染させることによって
金属不純物汚染試料を作製する。特開平2−15663
6公報には、上述の薬液浸漬法とは異なり、スピンコー
ト法による汚染方法が開示されている。上記発明によれ
ば、洗浄により自然酸化膜を形成させたシリコンウエハ
上に所定濃度の金属を含有する汚染液を滴下し、ウエハ
を低速回転させながら液滴をウエハ全面に拡散させ、一
定時間後、さらに高速回転させることにより乾燥させ汚
染試料を作製する方法が開示されている。
は、所定量の金属不純物を含む薬液にpH調整を施し、
当該薬液中に半導体基板を浸漬することによって、所望
濃度に基板表面が汚染された金属不純物汚染試料を作製
する方法が開示されている。また、特開平6−2497
64公報には、所定量の金属不純物を含むアルカリ性過
酸化水素溶液にシリコンウエハを浸漬し、その後純水で
リンスすることによって、シリコンウエハ上に鉄、ニッ
ケル等の金属不純物を、面内分布、深さ方向分布および
総量を制御して汚染する方法が開示されている。特開平
1−243536公報には、汚染させる金属元素の酸化
物生成エンタルピーに応じ、汚染方法を判断する方法が
開示されている。この発明によれば、アルミニウムや鉄
等の酸化物生成エンタルピーが大きい金属元素に関して
は、純水あるいは酸化性処理液中に所定濃度の金属溶液
を滴下し、当該薬液中に半導体基板を浸漬して汚染させ
る。また、銅のように酸化物生成エンタルピーが小さい
金属元素に関しては、半導体基板の自然酸化膜除去後に
銅を含む汚染処理液中に浸漬し汚染させることによって
金属不純物汚染試料を作製する。特開平2−15663
6公報には、上述の薬液浸漬法とは異なり、スピンコー
ト法による汚染方法が開示されている。上記発明によれ
ば、洗浄により自然酸化膜を形成させたシリコンウエハ
上に所定濃度の金属を含有する汚染液を滴下し、ウエハ
を低速回転させながら液滴をウエハ全面に拡散させ、一
定時間後、さらに高速回転させることにより乾燥させ汚
染試料を作製する方法が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
10−178077公報および特開平6−249764
公報および特開平1−243536公報に開示されてい
る浸漬法では、汚染過程が薬液中で金属不純物が基板表
面に吸着する際の物理的作用あるいは化学的反応を利用
する方法であるために、その吸着特性は金属不純物の種
類によって異なるうえ、基板の表面状態や浸漬する薬液
の液性によっても変化する。このことから、汚染試料作
製の際は、基板の表面状態や浸漬する薬液の液性を厳密
に制御する必要があり、汚染量の制御が難しいという問
題があった。さらに、汚染の再現性が低く、汚染量の判
断については分析に依存するという問題がある。また、
薬液中で基板表面に吸着した金属不純物は、易溶性の金
属塩の状態である場合が多く、実際の製造プロセスで見
られるような金属状態、あるいは難溶性の酸化物状態の
汚染形態を反映していないという問題もある。
10−178077公報および特開平6−249764
公報および特開平1−243536公報に開示されてい
る浸漬法では、汚染過程が薬液中で金属不純物が基板表
面に吸着する際の物理的作用あるいは化学的反応を利用
する方法であるために、その吸着特性は金属不純物の種
類によって異なるうえ、基板の表面状態や浸漬する薬液
の液性によっても変化する。このことから、汚染試料作
製の際は、基板の表面状態や浸漬する薬液の液性を厳密
に制御する必要があり、汚染量の制御が難しいという問
題があった。さらに、汚染の再現性が低く、汚染量の判
断については分析に依存するという問題がある。また、
薬液中で基板表面に吸着した金属不純物は、易溶性の金
属塩の状態である場合が多く、実際の製造プロセスで見
られるような金属状態、あるいは難溶性の酸化物状態の
汚染形態を反映していないという問題もある。
【0006】一方、特開平2−156636公報に開示
されているスピンコート法による汚染方法は、汚染量の
制御を、滴下する汚染液量、汚染液の滴下時間、汚染液
の滴下位置、ウエハ回転数等の多くパラメーター調整に
よって行う必要がある。これらの調整の多くは、経験的
データに基づくものであるほか、装置の種類によっても
異なるため、汚染量の調整が難しいという問題があっ
た。さらに、上記同様、汚染量の判断については分析に
依存し、実際の製造プロセスにおける汚染形態を反映し
ていないという問題がある。
されているスピンコート法による汚染方法は、汚染量の
制御を、滴下する汚染液量、汚染液の滴下時間、汚染液
の滴下位置、ウエハ回転数等の多くパラメーター調整に
よって行う必要がある。これらの調整の多くは、経験的
データに基づくものであるほか、装置の種類によっても
異なるため、汚染量の調整が難しいという問題があっ
た。さらに、上記同様、汚染量の判断については分析に
依存し、実際の製造プロセスにおける汚染形態を反映し
ていないという問題がある。
【0007】このように、従来技術における半導体基板
の金属不純物の汚染方法は、汚染量を分析に基づいて判
断するものであり、分析精度が悪いと汚染量の適正な判
断が行えず定量汚染は極めて困難な状況となる。半導体
製造プロセスにおける半導体基板上の金属汚染レベルは
極めて低濃度であるため、一般に分析が難しい。また、
従来技術における半導体基板の金属不純物の汚染方法
は、汚染させた金属不純物の形態が可溶性の金属塩の状
態である場合が多く、このような金属塩は、実際の製造
プロセスで生じる金属状態や難溶性の酸化物状態の汚染
とは物性が異なるため、デバイス特性への影響や洗浄効
果に大きな差が生じる場合が多い。したがって、上記の
ような従来の汚染方法で作製した汚染試料を、デバイス
特性や洗浄効果の評価に用いることは適当ではない。本
発明は、前記課題に鑑みなされたものであり、再現性良
く、高い定量性を有し、実際の製造プロセスにおける汚
染形態を反映させた半導体基板の定量汚染試料の作製方
法を提供することを目的としている。
の金属不純物の汚染方法は、汚染量を分析に基づいて判
断するものであり、分析精度が悪いと汚染量の適正な判
断が行えず定量汚染は極めて困難な状況となる。半導体
製造プロセスにおける半導体基板上の金属汚染レベルは
極めて低濃度であるため、一般に分析が難しい。また、
従来技術における半導体基板の金属不純物の汚染方法
は、汚染させた金属不純物の形態が可溶性の金属塩の状
態である場合が多く、このような金属塩は、実際の製造
プロセスで生じる金属状態や難溶性の酸化物状態の汚染
とは物性が異なるため、デバイス特性への影響や洗浄効
果に大きな差が生じる場合が多い。したがって、上記の
ような従来の汚染方法で作製した汚染試料を、デバイス
特性や洗浄効果の評価に用いることは適当ではない。本
発明は、前記課題に鑑みなされたものであり、再現性良
く、高い定量性を有し、実際の製造プロセスにおける汚
染形態を反映させた半導体基板の定量汚染試料の作製方
法を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体基板の定
量汚染試料の作製方法は、半導体基板上を金属不純物に
より所定量汚染させる汚染処理を行う工程と、前記半導
体基板上を汚染させた金属不純物に対して物理的・化学
的処理を行う工程とを有することを特徴とする。本発明
は、汚染処理を行う工程と物理的・化学的処理を行う工
程とを有する半導体基板の定量汚染試料の作製方法であ
るので、汚染状況に応じて適切な方法で半導体基板上を
金属不純物により所定量汚染させ、半導体基板上を汚染
させた金属不純物を所望の汚染形態になるように処理す
ることができ、高い定量性を有し、実際の製造プロセス
における汚染形態を反映させた定量汚染試料を得ること
ができる。
量汚染試料の作製方法は、半導体基板上を金属不純物に
より所定量汚染させる汚染処理を行う工程と、前記半導
体基板上を汚染させた金属不純物に対して物理的・化学
的処理を行う工程とを有することを特徴とする。本発明
は、汚染処理を行う工程と物理的・化学的処理を行う工
程とを有する半導体基板の定量汚染試料の作製方法であ
るので、汚染状況に応じて適切な方法で半導体基板上を
金属不純物により所定量汚染させ、半導体基板上を汚染
させた金属不純物を所望の汚染形態になるように処理す
ることができ、高い定量性を有し、実際の製造プロセス
における汚染形態を反映させた定量汚染試料を得ること
ができる。
【0009】前記汚染処理は、静置した半導体基板上に
金属不純物を含む溶液を滴下し乾燥させる処理であるこ
とが望ましい。汚染処理を、静置した半導体基板上に金
属不純物を含む溶液を滴下し乾燥させる処理とすること
により、滴下する溶液中に含まれる量に等しい量の金属
不純物を半導体基板上に汚染することができる。このた
め、分析の如何に依らず再現性良く、常に安定して高い
定量性を得ることができる。さらに、前記金属不純物を
含む溶液は、揮発性アルコール類を含むことが望まし
い。金属不純物を含む溶液中に揮発性アルコールを含有
させることにより、半導体基板の表面全体に金属不純物
を含む液滴を拡散させて、均一に汚染することができ
る。また、乾燥に要する時間を大幅に短縮することがで
きる。
金属不純物を含む溶液を滴下し乾燥させる処理であるこ
とが望ましい。汚染処理を、静置した半導体基板上に金
属不純物を含む溶液を滴下し乾燥させる処理とすること
により、滴下する溶液中に含まれる量に等しい量の金属
不純物を半導体基板上に汚染することができる。このた
め、分析の如何に依らず再現性良く、常に安定して高い
定量性を得ることができる。さらに、前記金属不純物を
含む溶液は、揮発性アルコール類を含むことが望まし
い。金属不純物を含む溶液中に揮発性アルコールを含有
させることにより、半導体基板の表面全体に金属不純物
を含む液滴を拡散させて、均一に汚染することができ
る。また、乾燥に要する時間を大幅に短縮することがで
きる。
【0010】また、前記物理的・化学的処理は、半導体
基板上を汚染させた金属不純物に対する反応性物質を含
むガスあるいは溶液を、前記金属不純物に接触させる化
学反応を利用する処理であることが望ましい。前記物理
的・化学的処理は、還元性ガス雰囲気あるいは不活性ガ
ス雰囲気中で加熱する還元処理であってもよい。前記物
理的・化学的処理は、半導体基板上を汚染させた金属不
純物に対する還元剤を含む溶液を接触させて行う還元処
理であってもよい。前記物理的・化学的処理は、酸化性
ガス雰囲気中で加熱する酸化処理であってもよい。前記
物理的・化学的処理は、半導体基板上を汚染させた金属
不純物に対する酸化剤を含む溶液を接触させて行う酸化
処理であってもよい。前記物理的・化学的処理は、電磁
波あるいは電子線の照射を用いた処理であってもよい。
また、前記物理的・化学的処理は、上記の物理的・化学
的処理から選ばれる2以上を組み合わせた処理であって
もよい。
基板上を汚染させた金属不純物に対する反応性物質を含
むガスあるいは溶液を、前記金属不純物に接触させる化
学反応を利用する処理であることが望ましい。前記物理
的・化学的処理は、還元性ガス雰囲気あるいは不活性ガ
ス雰囲気中で加熱する還元処理であってもよい。前記物
理的・化学的処理は、半導体基板上を汚染させた金属不
純物に対する還元剤を含む溶液を接触させて行う還元処
理であってもよい。前記物理的・化学的処理は、酸化性
ガス雰囲気中で加熱する酸化処理であってもよい。前記
物理的・化学的処理は、半導体基板上を汚染させた金属
不純物に対する酸化剤を含む溶液を接触させて行う酸化
処理であってもよい。前記物理的・化学的処理は、電磁
波あるいは電子線の照射を用いた処理であってもよい。
また、前記物理的・化学的処理は、上記の物理的・化学
的処理から選ばれる2以上を組み合わせた処理であって
もよい。
【0011】半導体基板上を汚染させた金属不純物金属
不純物に対して、上記の物理的・化学的処理を施すこと
により、金属不純物を所望の汚染状態に制御することが
できる。
不純物に対して、上記の物理的・化学的処理を施すこと
により、金属不純物を所望の汚染状態に制御することが
できる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明は、半導体基板の定量汚染
試料の作製方法に関するものである。図1は、本発明に
おける半導体基板の定量汚染試料の作製方法の工程を示
した図である。半導体基板の定量汚染試料を作製するに
は、半導体基板を洗浄して当該基板の表面を金属不純物
のない清浄な状態にし(第1工程)、半導体基板上に金
属不純物を定量的に汚染させる汚染処理を行い(第2工
程)、半導体基板上に汚染させた金属不純物に対して所
望の汚染状態になるように物理的・化学的処理を行う
(第3工程)ことによって行われる。本発明において、
半導体基板の種類は特に限定されず、シリコン基板の
他、SOI基板やIII−V族半導体材料からなる基板
等を用いることもできる。また、本発明において金属不
純物とは、例えば、金属酸化物や金属硫化物等の金属化
合物、あるいは金属間化合物、あるいは単体金属、ある
いは合金等の金属成分を含有する物質のことを言う。
試料の作製方法に関するものである。図1は、本発明に
おける半導体基板の定量汚染試料の作製方法の工程を示
した図である。半導体基板の定量汚染試料を作製するに
は、半導体基板を洗浄して当該基板の表面を金属不純物
のない清浄な状態にし(第1工程)、半導体基板上に金
属不純物を定量的に汚染させる汚染処理を行い(第2工
程)、半導体基板上に汚染させた金属不純物に対して所
望の汚染状態になるように物理的・化学的処理を行う
(第3工程)ことによって行われる。本発明において、
半導体基板の種類は特に限定されず、シリコン基板の
他、SOI基板やIII−V族半導体材料からなる基板
等を用いることもできる。また、本発明において金属不
純物とは、例えば、金属酸化物や金属硫化物等の金属化
合物、あるいは金属間化合物、あるいは単体金属、ある
いは合金等の金属成分を含有する物質のことを言う。
【0013】第1工程おける半導体基板の前洗浄方法に
ついては、特に限定されない。例えば、アンモニア−過
酸化水素混合溶液洗浄(APM洗浄)、希フッ酸溶液洗
浄(DHF洗浄)、硫酸−過酸化水素混合溶液洗浄(S
PM洗浄)等の既存の洗浄方法を用いることができる。
ついては、特に限定されない。例えば、アンモニア−過
酸化水素混合溶液洗浄(APM洗浄)、希フッ酸溶液洗
浄(DHF洗浄)、硫酸−過酸化水素混合溶液洗浄(S
PM洗浄)等の既存の洗浄方法を用いることができる。
【0014】第2工程としては、前記第1工程で清浄化
された基板表面に対して金属不純物を定量的に汚染する
ことができればよく、好ましくは、金属不純物を含有す
る溶液を静置した半導体基板上に滴下し乾燥させる方法
を用いる。この方法により、当該溶液中に含まれる金属
不純物量と等しい量の汚染を行うことができる。当該汚
染に用いる金属不純物を含有する溶液は、揮発性アルコ
ールを含むことが好ましく、メタノール、エタノール、
イソプロパノール等の水に容易に混和する揮発性アルコ
ールを含むことがより好ましい。このような揮発性アル
コールが混合された汚染液は、表面張力が低いために基
板表面に均一に拡散するうえ、乾燥に要する時間を大幅
に短縮することができる。
された基板表面に対して金属不純物を定量的に汚染する
ことができればよく、好ましくは、金属不純物を含有す
る溶液を静置した半導体基板上に滴下し乾燥させる方法
を用いる。この方法により、当該溶液中に含まれる金属
不純物量と等しい量の汚染を行うことができる。当該汚
染に用いる金属不純物を含有する溶液は、揮発性アルコ
ールを含むことが好ましく、メタノール、エタノール、
イソプロパノール等の水に容易に混和する揮発性アルコ
ールを含むことがより好ましい。このような揮発性アル
コールが混合された汚染液は、表面張力が低いために基
板表面に均一に拡散するうえ、乾燥に要する時間を大幅
に短縮することができる。
【0015】また、第2工程として、浸漬法による汚染
方法を用いることもできる。浸漬法による汚染方法と
は、金属不純物を含有する溶液中に半導体基板を浸漬
し、当該基板表面に金属不純物を物理的あるいは化学的
に吸着させて汚染させる方法のことをいう。さらに、第
2工程として、スピンコート法による汚染方法を用いる
こともできる。スピンコート法による汚染方法とは、半
導体基板上に金属不純物を含有する溶液を滴下し、ウエ
ハを回転させながら液滴をウエハ全面に拡散させる汚染
方法のことをいう。
方法を用いることもできる。浸漬法による汚染方法と
は、金属不純物を含有する溶液中に半導体基板を浸漬
し、当該基板表面に金属不純物を物理的あるいは化学的
に吸着させて汚染させる方法のことをいう。さらに、第
2工程として、スピンコート法による汚染方法を用いる
こともできる。スピンコート法による汚染方法とは、半
導体基板上に金属不純物を含有する溶液を滴下し、ウエ
ハを回転させながら液滴をウエハ全面に拡散させる汚染
方法のことをいう。
【0016】第3工程は、半導体基板上に汚染した金属
不純物に対して、化学的処理あるいは物理的処理を施
し、半導体基板上の金属不純物を所望の状態に変化させ
る物理的・化学的処理を行う工程である。物理的・化学
的処理の方法としては、種々の方法を適用することがで
きる。例えば、還元処理、酸化処理、加熱処理、または
他の物理的あるいは化学的方法を用いることができる。
具体的には、第3工程の還元処理として、還元性ガス雰
囲気あるいは不活性ガス雰囲気中で基板上に汚染した金
属不純物を加熱する方法や、金属不純物に対する還元剤
含む溶液を当該金属不純物に接触させる方法などの方法
を用いることができる。また、第3工程の酸化処理とし
て、酸素、オゾン等を含む酸化性ガス雰囲気中で基板上
に汚染した金属不純物を加熱する方法や、金属不純物に
対する酸化剤を含む溶液を当該金属不純物に接触する方
法などの方法を用いることもできる。さらに、第3工程
として、前記還元処理、酸化処理、加熱処理以外に、紫
外線、エックス線等の電磁波、電子線照射等による処理
方法を用いることもできる。また、第3工程として、上
記の物理的・化学的処理方法を組み合わせてもよい。こ
のような物理的・化学的処理を施すことにより、金属不
純物を所望の汚染状態に制御することができる。
不純物に対して、化学的処理あるいは物理的処理を施
し、半導体基板上の金属不純物を所望の状態に変化させ
る物理的・化学的処理を行う工程である。物理的・化学
的処理の方法としては、種々の方法を適用することがで
きる。例えば、還元処理、酸化処理、加熱処理、または
他の物理的あるいは化学的方法を用いることができる。
具体的には、第3工程の還元処理として、還元性ガス雰
囲気あるいは不活性ガス雰囲気中で基板上に汚染した金
属不純物を加熱する方法や、金属不純物に対する還元剤
含む溶液を当該金属不純物に接触させる方法などの方法
を用いることができる。また、第3工程の酸化処理とし
て、酸素、オゾン等を含む酸化性ガス雰囲気中で基板上
に汚染した金属不純物を加熱する方法や、金属不純物に
対する酸化剤を含む溶液を当該金属不純物に接触する方
法などの方法を用いることもできる。さらに、第3工程
として、前記還元処理、酸化処理、加熱処理以外に、紫
外線、エックス線等の電磁波、電子線照射等による処理
方法を用いることもできる。また、第3工程として、上
記の物理的・化学的処理方法を組み合わせてもよい。こ
のような物理的・化学的処理を施すことにより、金属不
純物を所望の汚染状態に制御することができる。
【0017】なお、本発明において、第1工程は、半導
体基板の表面状態に応じて省略することもできる。
体基板の表面状態に応じて省略することもできる。
【0018】
【実施例】(実施例1)実施例1では、シリコンウエハ
上に金属状態のイリジウムを汚染した定量汚染試料の作
製を行った。実施例1において行った各処理工程の処理
条件を表1に示す。まず、基板の前洗浄工程として、6
インチシリコンウエハを希フッ酸溶液(HF1wt%、
液温25℃)に5分浸漬して洗浄し、その後、純水を用
いて充分にリンスした。さらに、アンモニア−過酸化水
素混合溶液(アンモニア1wt%,過酸化水素5wt
%、液温65℃)に10分浸漬して洗浄し、純水を用い
て充分にリンスした後、自然乾燥させた。次に、前記工
程により得られたシリコンウエハの清浄表面に対して、
所定量のイソプロパノール含有塩化イリジウム水溶液を
滴下し自然乾燥させて表1に示す汚染量に汚染した。そ
の後、当該シリコンウエハを水素ガス雰囲気中で150
℃に昇温して還元処理を行った。
上に金属状態のイリジウムを汚染した定量汚染試料の作
製を行った。実施例1において行った各処理工程の処理
条件を表1に示す。まず、基板の前洗浄工程として、6
インチシリコンウエハを希フッ酸溶液(HF1wt%、
液温25℃)に5分浸漬して洗浄し、その後、純水を用
いて充分にリンスした。さらに、アンモニア−過酸化水
素混合溶液(アンモニア1wt%,過酸化水素5wt
%、液温65℃)に10分浸漬して洗浄し、純水を用い
て充分にリンスした後、自然乾燥させた。次に、前記工
程により得られたシリコンウエハの清浄表面に対して、
所定量のイソプロパノール含有塩化イリジウム水溶液を
滴下し自然乾燥させて表1に示す汚染量に汚染した。そ
の後、当該シリコンウエハを水素ガス雰囲気中で150
℃に昇温して還元処理を行った。
【0019】
【表1】
【0020】得られた汚染試料について、イリジウムの
汚染量、汚染状態、汚染分布状況、および洗浄効果につ
いて評価した。評価方法を以下に示す。 (イリジウムの汚染量)塩化イリジウム溶液を滴下し乾
燥させたシリコンウエハ表面に、フッ酸−過酸化水素混
合溶液(HF1wt%,過酸化水素3wt%)を適量滴
下し、シリコンウエハ表面全体に行き渡らした後、滴下
液全量を容器に回収した。当該回収液を80℃程度に加
熱して適宜溶媒を蒸発させた後、容器内の残留物に対し
て、塩酸を適量添加し溶解させ、当該溶液中のイリジウ
ム成分についてICP質量分析装置で定量した。ICP
質量分析の測定値と6インチシリコンウエハ上における
汚染濃度との関係を図2に示した。
汚染量、汚染状態、汚染分布状況、および洗浄効果につ
いて評価した。評価方法を以下に示す。 (イリジウムの汚染量)塩化イリジウム溶液を滴下し乾
燥させたシリコンウエハ表面に、フッ酸−過酸化水素混
合溶液(HF1wt%,過酸化水素3wt%)を適量滴
下し、シリコンウエハ表面全体に行き渡らした後、滴下
液全量を容器に回収した。当該回収液を80℃程度に加
熱して適宜溶媒を蒸発させた後、容器内の残留物に対し
て、塩酸を適量添加し溶解させ、当該溶液中のイリジウ
ム成分についてICP質量分析装置で定量した。ICP
質量分析の測定値と6インチシリコンウエハ上における
汚染濃度との関係を図2に示した。
【0021】(イリジウムの汚染状態)還元処理前後に
おけるシリコンウエハ表面のイリジウムの状態の変化
を、X線光電子分光分析装置により測定した。その結
果、還元処理前後においてイリジウムのXPSスペクト
ルのピークにケミカルシフトが認められた。すなわち、
還元処理前は、塩化イリジウムであったものが、還元処
理後には、金属イリジウムに変化していることが確認さ
れた。 (イリジウム汚染の面内分布)シリコンウエハ表面のイ
リジウム汚染分布を、全反射蛍光X線分析装置により測
定した。その結果、シリコンウエハ全面に均一に汚染が
分布していることが確認された。
おけるシリコンウエハ表面のイリジウムの状態の変化
を、X線光電子分光分析装置により測定した。その結
果、還元処理前後においてイリジウムのXPSスペクト
ルのピークにケミカルシフトが認められた。すなわち、
還元処理前は、塩化イリジウムであったものが、還元処
理後には、金属イリジウムに変化していることが確認さ
れた。 (イリジウム汚染の面内分布)シリコンウエハ表面のイ
リジウム汚染分布を、全反射蛍光X線分析装置により測
定した。その結果、シリコンウエハ全面に均一に汚染が
分布していることが確認された。
【0022】(イリジウム汚染の洗浄効果)還元処理前
後におけるイリジウム汚染シリコンウエハを純水を用い
て洗浄し、洗浄効果の違いについて調べた。シリコンウ
エハの洗浄は、純水(室温)に5分浸漬して行い、洗浄
後のシリコンウエハ表面に残存するイリジウム汚染量
を、ICP質量分析装置を用いて調べ、洗浄効果を評価
した。その結果、還元処理前のものでは、純水による洗
浄で汚染の9割程度が除去されたのに対し、還元処理後
のものは、2割程度しか除去されなかった。
後におけるイリジウム汚染シリコンウエハを純水を用い
て洗浄し、洗浄効果の違いについて調べた。シリコンウ
エハの洗浄は、純水(室温)に5分浸漬して行い、洗浄
後のシリコンウエハ表面に残存するイリジウム汚染量
を、ICP質量分析装置を用いて調べ、洗浄効果を評価
した。その結果、還元処理前のものでは、純水による洗
浄で汚染の9割程度が除去されたのに対し、還元処理後
のものは、2割程度しか除去されなかった。
【0023】以上の結果から、6インチシリコンウエハ
上には、金属状態のイリジウムが定量的に汚染され、シ
リコンウエハ面内に均一に汚染が分布していることがわ
かった。また、還元処理前後において、イリジウム汚染
の洗浄効果に大きな違いが認められ、還元処理後の金属
状態のイリジウム汚染は、より除去しにくいことがわか
った。
上には、金属状態のイリジウムが定量的に汚染され、シ
リコンウエハ面内に均一に汚染が分布していることがわ
かった。また、還元処理前後において、イリジウム汚染
の洗浄効果に大きな違いが認められ、還元処理後の金属
状態のイリジウム汚染は、より除去しにくいことがわか
った。
【0024】(実施例2)汚染する金属不純物を酸化コ
バルトとし、各工程における処理条件を変更したこと以
外は、実施例1と同様にして定量汚染試料の作製方法を
行った。実施例2において行った各工程の処理条件を表
2に示す。なお、実施例2における第3工程の処理とし
て、塩化コバルト溶液を滴下し乾燥後のシリコンウエハ
に対し、空気中にて200℃の条件下で酸化処理を行っ
た。
バルトとし、各工程における処理条件を変更したこと以
外は、実施例1と同様にして定量汚染試料の作製方法を
行った。実施例2において行った各工程の処理条件を表
2に示す。なお、実施例2における第3工程の処理とし
て、塩化コバルト溶液を滴下し乾燥後のシリコンウエハ
に対し、空気中にて200℃の条件下で酸化処理を行っ
た。
【0025】
【表2】
【0026】得られた汚染試料について、実施例1と同
様の方法を用いてコバルトの汚染量、汚染状態、汚染分
布状況、および洗浄効果について評価した。その結果、
6インチシリコンウエハ上には、酸化コバルトが定量的
に汚染され、シリコンウエハ面内に均一に汚染が分布し
ていることがわかった。また、酸化処理前後において、
コバルト汚染の洗浄効果に大きな違いが認められ、酸化
処理前の塩化物状態のコバルト汚染に比べて酸化処理後
の酸化コバルトはより除去しにくいことがわかった。
様の方法を用いてコバルトの汚染量、汚染状態、汚染分
布状況、および洗浄効果について評価した。その結果、
6インチシリコンウエハ上には、酸化コバルトが定量的
に汚染され、シリコンウエハ面内に均一に汚染が分布し
ていることがわかった。また、酸化処理前後において、
コバルト汚染の洗浄効果に大きな違いが認められ、酸化
処理前の塩化物状態のコバルト汚染に比べて酸化処理後
の酸化コバルトはより除去しにくいことがわかった。
【0027】(実施例3)汚染する金属不純物を酸化チ
タンとし、各工程における処理条件を変更したこと以外
は、実施例1と同様にして定量汚染試料の作製を行っ
た。実施例3において行った各工程の処理条件を表3に
示す。なお、実施例3における第3工程の処理として、
硫酸チタン溶液を滴下し乾燥後のシリコンウエハに対
し、さらにアンモニア溶液を滴下して化学反応処理を行
った。
タンとし、各工程における処理条件を変更したこと以外
は、実施例1と同様にして定量汚染試料の作製を行っ
た。実施例3において行った各工程の処理条件を表3に
示す。なお、実施例3における第3工程の処理として、
硫酸チタン溶液を滴下し乾燥後のシリコンウエハに対
し、さらにアンモニア溶液を滴下して化学反応処理を行
った。
【0028】
【表3】
【0029】(比較例1)スピンコート法による汚染方
法を用い、6インチシリコンウエハのチタン汚染試料を
作製した。汚染液として、硫酸チタン溶液(500pp
b)10mlを用いた。汚染液をウエハ上に滴下後1分
間静置し、その後当該ウエハを3500rpmで回転し
乾燥させた。 (比較例2)浸漬法による汚染方法を用いて、6インチ
シリコンウエハのチタン汚染試料を作製した。浸漬液と
して、硫酸チタン溶液(100ppb,pH3,室温)
を用いた。浸漬後、純水を用いてリンスした。
法を用い、6インチシリコンウエハのチタン汚染試料を
作製した。汚染液として、硫酸チタン溶液(500pp
b)10mlを用いた。汚染液をウエハ上に滴下後1分
間静置し、その後当該ウエハを3500rpmで回転し
乾燥させた。 (比較例2)浸漬法による汚染方法を用いて、6インチ
シリコンウエハのチタン汚染試料を作製した。浸漬液と
して、硫酸チタン溶液(100ppb,pH3,室温)
を用いた。浸漬後、純水を用いてリンスした。
【0030】実施例3および比較例1,2で得られた汚
染試料について、金属不純物の汚染量、汚染状態、汚染
分布状況、および洗浄効果について評価した。評価方法
については、実施例1の場合と同様の方法で行った。結
果を表4に示す。
染試料について、金属不純物の汚染量、汚染状態、汚染
分布状況、および洗浄効果について評価した。評価方法
については、実施例1の場合と同様の方法で行った。結
果を表4に示す。
【0031】
【表4】
【0032】表4において、金属不純物の汚染量、汚染
状態、汚染分布状況、および洗浄効果は、以下の基準を
もとに○、△、×により評価した。 (汚染量) ○・・・・ほぼ所望の汚染量である。 △・・・・所望の汚染量からやや外れる。 ×・・・・所望の汚染量から著しく外れる。 (汚染状態) ○・・・・ほぼ所望の汚染状態である。 △・・・・所望の汚染状態からやや外れる。 ×・・・・所望の汚染状態から著しく外れる。 (汚染分布) ○・・・・ほぼ均一に分布している。 △・・・・分布にやや偏りがある。 ×・・・・分布に著しく偏りがある。 (洗浄効果) ○・・・・わずかに除去される。 △・・・・やや除去される。 ×・・・・大半が除去される。
状態、汚染分布状況、および洗浄効果は、以下の基準を
もとに○、△、×により評価した。 (汚染量) ○・・・・ほぼ所望の汚染量である。 △・・・・所望の汚染量からやや外れる。 ×・・・・所望の汚染量から著しく外れる。 (汚染状態) ○・・・・ほぼ所望の汚染状態である。 △・・・・所望の汚染状態からやや外れる。 ×・・・・所望の汚染状態から著しく外れる。 (汚染分布) ○・・・・ほぼ均一に分布している。 △・・・・分布にやや偏りがある。 ×・・・・分布に著しく偏りがある。 (洗浄効果) ○・・・・わずかに除去される。 △・・・・やや除去される。 ×・・・・大半が除去される。
【0033】比較例1の方法では、汚染量および汚染分
布はある程度制御できるものの、金属不純物の汚染状態
の制御はできていなかった。また、比較例2の方法で
は、汚染量および汚染分布は比較例1よりも劣り、金属
不純物の汚染状態の制御についてもできていなかった。
そのため、比較例1、2では共に純水による洗浄にもか
かわらず、ほとんどの汚染が除去される可溶性の汚染状
態であった。実施例3の方法によれば、6インチシリコ
ンウエハ上に酸化チタンが面内均一に定量的に汚染され
ていた。また、難溶性の酸化チタンであるために純水洗
浄後も大半がシリコンウエハ上に残存し除去し難かっ
た。
布はある程度制御できるものの、金属不純物の汚染状態
の制御はできていなかった。また、比較例2の方法で
は、汚染量および汚染分布は比較例1よりも劣り、金属
不純物の汚染状態の制御についてもできていなかった。
そのため、比較例1、2では共に純水による洗浄にもか
かわらず、ほとんどの汚染が除去される可溶性の汚染状
態であった。実施例3の方法によれば、6インチシリコ
ンウエハ上に酸化チタンが面内均一に定量的に汚染され
ていた。また、難溶性の酸化チタンであるために純水洗
浄後も大半がシリコンウエハ上に残存し除去し難かっ
た。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体基
板の定量汚染試料の作製方法は、半導体基板上を金属不
純物により所定量汚染させる汚染処理を行う工程と、前
記半導体基板上を汚染させた金属不純物に対して物理的
・化学的処理を施す工程とを有する方法であるので、汚
染状況に応じて適切な方法で半導体基板上を金属不純物
により所定量汚染させ、半導体基板上を汚染させた金属
不純物を所望の汚染形態になるように処理することがで
き、高い定量性を有し、実際の製造プロセスにおける汚
染形態を反映させた定量汚染試料を得ることができる。
板の定量汚染試料の作製方法は、半導体基板上を金属不
純物により所定量汚染させる汚染処理を行う工程と、前
記半導体基板上を汚染させた金属不純物に対して物理的
・化学的処理を施す工程とを有する方法であるので、汚
染状況に応じて適切な方法で半導体基板上を金属不純物
により所定量汚染させ、半導体基板上を汚染させた金属
不純物を所望の汚染形態になるように処理することがで
き、高い定量性を有し、実際の製造プロセスにおける汚
染形態を反映させた定量汚染試料を得ることができる。
【0035】また、汚染処理を、静置した半導体基板上
に金属不純物を含む溶液を滴下し乾燥させる処理とする
ことにより、滴下する溶液中に含まれる量に等しい量の
金属不純物を半導体基板上に汚染することができる。さ
らに、前記金属不純物を含む溶液を、揮発性アルコール
類を含む溶液とすることで、半導体基板の表面全体に金
属不純物を含む液滴を拡散させて、均一に汚染すること
ができる。
に金属不純物を含む溶液を滴下し乾燥させる処理とする
ことにより、滴下する溶液中に含まれる量に等しい量の
金属不純物を半導体基板上に汚染することができる。さ
らに、前記金属不純物を含む溶液を、揮発性アルコール
類を含む溶液とすることで、半導体基板の表面全体に金
属不純物を含む液滴を拡散させて、均一に汚染すること
ができる。
【図1】 本発明の半導体基板の定量汚染試料の作製方
法の工程を示した図である。
法の工程を示した図である。
【図2】 ICP質量分析の測定値と半導体基板上にお
ける汚染濃度との関係を示すグラフである。
ける汚染濃度との関係を示すグラフである。
Claims (10)
- 【請求項1】 半導体基板上を金属不純物により所定量
汚染させる汚染処理を行う工程と、前記半導体基板上を
汚染させた金属不純物に対して物理的・化学的処理を行
う工程とを有することを特徴とする半導体基板の定量汚
染試料の作製方法。 - 【請求項2】 前記汚染処理が、静置した半導体基板上
に金属不純物を含む溶液を滴下し乾燥させる処理である
ことを特徴とする請求項1記載の半導体基板の定量汚染
試料の作製方法。 - 【請求項3】 前記金属不純物を含む溶液が、揮発性ア
ルコール類を含むことを特徴とする請求項2に記載の半
導体基板の定量汚染試料の作製方法。 - 【請求項4】 前記物理的・化学的処理が、半導体基板
上を汚染させた金属不純物に対する反応性物質を含むガ
スあるいは溶液を、前記金属不純物に接触させる化学反
応を利用する処理であることを特徴とする請求項1乃至
3のいずれかに記載の半導体基板の定量汚染試料の作製
方法。 - 【請求項5】 前記物理的・化学的処理が、還元性ガス
雰囲気あるいは不活性ガス雰囲気中で加熱する還元処理
であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記
載の半導体基板の定量汚染試料の作製方法。 - 【請求項6】 前記物理的・化学的処理が、半導体基板
上を汚染させた金属不純物に対する還元剤を含む溶液を
接触させて行う還元処理であることを特徴とする請求項
1乃至3のいずれかに記載の半導体基板の定量汚染試料
の作製方法。 - 【請求項7】 前記物理的・化学的処理が、酸化性ガス
雰囲気中で加熱する酸化処理であることを特徴とする請
求項1乃至3のいずれかに記載の半導体基板の定量汚染
試料の作製方法。 - 【請求項8】 前記物理的・化学的処理が、半導体基板
上を汚染させた金属不純物に対する酸化剤を含む溶液を
接触させて行う酸化処理であることを特徴とする請求項
1乃至3のいずれかに記載の半導体基板の定量汚染試料
の作製方法。 - 【請求項9】 前記物理的・化学的処理が、電磁波ある
いは電子線の照射を用いた処理であることを特徴とする
請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体基板の定量汚
染試料の作製方法。 - 【請求項10】 前記物理的・化学的処理が、半導体基
板上を汚染させた金属不純物に対する反応性物質を含む
ガスあるいは溶液を、前記金属不純物に接触させる化学
反応を利用する処理、還元性ガス雰囲気あるいは不活性
ガス雰囲気中で加熱する還元処理、半導体基板上を汚染
させた金属不純物に対する還元剤を含む溶液を接触させ
て行う還元処理、酸化性ガス雰囲気中で加熱する酸化処
理、半導体基板上を汚染させた金属不純物に対する酸化
剤を含む溶液を接触させて行う酸化処理、電磁波あるい
は電子線の照射を用いた処理から選ばれる2以上を組み
合わせた処理であることを特徴とする請求項1乃至3い
ずれかに記載の半導体基板の定量汚染試料の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11045444A JP2000243798A (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 半導体基板の定量汚染試料の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11045444A JP2000243798A (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 半導体基板の定量汚染試料の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000243798A true JP2000243798A (ja) | 2000-09-08 |
Family
ID=12719514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11045444A Pending JP2000243798A (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 半導体基板の定量汚染試料の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000243798A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013129109A1 (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-06 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 評価用サンプル製造装置、評価用サンプル製造方法、および基板処理装置 |
| JP2013205346A (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 評価用サンプル製造装置、評価用サンプル製造方法、および基板処理装置 |
| TWI549210B (zh) * | 2012-02-27 | 2016-09-11 | Screen Holdings Co Ltd | A sample preparation apparatus for evaluation, a sample manufacturing method for evaluation, and a substrate processing apparatus |
-
1999
- 1999-02-23 JP JP11045444A patent/JP2000243798A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013129109A1 (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-06 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 評価用サンプル製造装置、評価用サンプル製造方法、および基板処理装置 |
| TWI549210B (zh) * | 2012-02-27 | 2016-09-11 | Screen Holdings Co Ltd | A sample preparation apparatus for evaluation, a sample manufacturing method for evaluation, and a substrate processing apparatus |
| JP2013205346A (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 評価用サンプル製造装置、評価用サンプル製造方法、および基板処理装置 |
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|---|---|---|---|
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