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JP2005326219A - Analysis sample preparing apparatus, analysis sample preparing method and semiconductor sample analysis method - Google Patents

Analysis sample preparing apparatus, analysis sample preparing method and semiconductor sample analysis method Download PDF

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JP2005326219A
JP2005326219A JP2004143619A JP2004143619A JP2005326219A JP 2005326219 A JP2005326219 A JP 2005326219A JP 2004143619 A JP2004143619 A JP 2004143619A JP 2004143619 A JP2004143619 A JP 2004143619A JP 2005326219 A JP2005326219 A JP 2005326219A
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Japan
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sample
analysis
semiconductor
sealed container
gas
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JP2004143619A
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Kenji Araki
健司 荒木
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an analysis sample preparing apparatus capable of simply reducing silicon fluoride in an analysis sample when the analysis sample for analyzing metal impurities present in a semiconductor sample such as a silicon wafer or the like is prepared and capable of stably preparing the analysis sample suitable for analyzing metal impurities, and an analysis sample preparing method. <P>SOLUTION: The analysis sample preparing apparatus is constituted so as to prepare the analysis sample by decomposing the semiconductor sample and equipped with at least a hermetically closed container for receiving the semiconductor sample to decompose the same, a boat on which the semiconductor sample installed in the hermetically closed container is placed, a gas introducing pipe for introducing a decomposing gas for decomposing the semiconductor sample into the hermetically closed container, a pressure regulating valve for regulating the pressure of the decomposing gas introduced into the hermetically closed container, an exhaust means for evacuating the hermetically closed container to reduce the pressure in the container and a heating means for heating the semiconductor sample in the hermetically closed container. An analysis sample evaluating method is also disclosed. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体試料の不純物分析を行う際に、半導体試料を分解して分析用試料を調整するための分析用試料の調整装置及び分析用試料の調整方法、並びに半導体試料の不純物分析を行う分析方法に関するものである。   The present invention performs an analysis sample adjustment apparatus, an analysis sample adjustment method, and an impurity analysis of a semiconductor sample for decomposing the semiconductor sample and adjusting the analysis sample when performing impurity analysis of the semiconductor sample. It relates to the analysis method.

近年、半導体の高集積化が進むにつれて、その製造プロセスに要求される清浄度が厳しくなってきている。特に、Fe,Ni,Cr等の重金属は半導体の特性に大きな影響を与え、pn接合のリーク等の不良を引き起こすとされており、半導体素子の電気的特性を劣化させないためにはこれらの金属汚染を抑制することが重要であるとともに、半導体ウエーハ中に存在する金属不純物を正確に分析・評価する技術が必要とされてきている。   In recent years, as semiconductors are highly integrated, the degree of cleanliness required for the manufacturing process has become stricter. In particular, heavy metals such as Fe, Ni, and Cr have a great influence on the characteristics of semiconductors and cause defects such as leakage of pn junctions. In order not to deteriorate the electrical characteristics of semiconductor elements, these metal contamination In addition, it is important to control the metal impurities, and a technique for accurately analyzing and evaluating metal impurities present in the semiconductor wafer has been required.

例えば、半導体ウエーハに存在する金属不純物を分析する方法として、気相分解法により半導体ウエーハ表面の分解を行った後、分解後の分解残渣を回収液中に回収し、その後回収液を原子吸光分析法(AAS:Atomic Absorption Spectroscopy)や誘導結合プラズマ質量分析法(ICP−MS:Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)により分析する方法が知られている。   For example, as a method of analyzing metal impurities present in semiconductor wafers, after the semiconductor wafer surface is decomposed by vapor phase decomposition, the decomposition residue after decomposition is recovered in a recovery solution, and then the recovery solution is analyzed by atomic absorption spectrometry. There are known methods for analysis by a method (AAS: Atomic Absorption Spectroscopy) and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS: Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry).

例えば、シリコンウエーハの不純物分析を行う場合、先ず、HFガス及びHNOガスを用いる気相分解法により、シリコンウエーハとHNOガスの反応でウエーハ表面に酸化物を形成し、この酸化物をHFガスに曝露して分解することによってシリコンウエーハの気相分解を行う。次に、シリコンウエーハの気相分解により得られた分解残渣を純水や希フッ化水素水等の回収液で回収し、その後、その回収液をICP−MS法やAAS法により分析することによって、シリコンウエーハに存在する金属不純物を分析することができる(例えば、特許文献1等を参照)。 For example, when performing impurity analysis of a silicon wafer, first, an oxide is formed on the wafer surface by the reaction of the silicon wafer and the HNO 3 gas by a vapor phase decomposition method using HF gas and HNO 3 gas. Vapor phase decomposition of silicon wafer is performed by exposure to gas and decomposition. Next, the decomposition residue obtained by vapor phase decomposition of the silicon wafer is recovered with a recovery liquid such as pure water or dilute hydrogen fluoride water, and then the recovery liquid is analyzed by the ICP-MS method or the AAS method. The metal impurities present in the silicon wafer can be analyzed (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、通常、上記のようにしてシリコンウエーハの不純物分析を行う場合、ウエーハの気相分解後に得られた分解残渣には、分析対象となる金属不純物以外に反応生成物としてフッ化珪素が含有されている。そして、このようなフッ化ケイ素が含まれている分解残渣を回収液で回収した後、その回収液を直接ICP−MS法等で分析を行うと、回収液中のSiの影響で、目的元素が現われるはずのピーク位置にケイ素の複合分子によるゴーストピークが現われたり、ノイズが発生したりして分析感度の悪化を招き、正確な分析を行うことが非常に困難であるという問題があった。   However, normally, when performing impurity analysis of a silicon wafer as described above, the decomposition residue obtained after vapor phase decomposition of the wafer contains silicon fluoride as a reaction product in addition to the metal impurity to be analyzed. ing. And after recovering such a decomposition residue containing silicon fluoride with a recovery liquid, when the recovery liquid is directly analyzed by an ICP-MS method or the like, the target element is affected by the influence of Si in the recovery liquid. There is a problem that a ghost peak due to a silicon complex molecule appears at a peak position at which sapphire should appear, or noise is generated, leading to deterioration of analytical sensitivity and making it very difficult to perform accurate analysis.

そこで、上記のような問題を解決するために、特許文献2では、シリコンウエーハに対して弗化水素酸及び硝酸を含有した分解液の蒸気を曝露してシリコンウエーハ表層にシリコン分解生成物を生成させ、該シリコン分解生成物を弗化水素酸及び過酸化水素水を含有した回収溶液により回収してシリコン分解生成物含有回収溶液を作製し、該シリコン分解生成物含有回収溶液と弗化水素酸及び硝酸を含有した脱離溶液とを同一密閉容器内に配置し各溶液を所定時間加熱することにより該シリコン分解生成物含有回収溶液中の珪素を脱離して脱珪素シリコン分解生成物含有回収溶液を作製し、該脱珪素シリコン分解生成物含有回収溶液を蒸発乾固し、得られた残渣を希弗化水素酸で溶解して試料溶液を作製し、該試料溶液を分析するシリコンウエーハの不純物分析方法を開示している。   Therefore, in order to solve the above problems, in Patent Document 2, a silicon decomposition product is generated on the surface of the silicon wafer by exposing the silicon wafer to a vapor of a decomposition solution containing hydrofluoric acid and nitric acid. And recovering the silicon decomposition product with a recovery solution containing hydrofluoric acid and hydrogen peroxide water to produce a silicon decomposition product-containing recovery solution, and the silicon decomposition product-containing recovery solution and hydrofluoric acid. And the desorption solution containing nitric acid are placed in the same sealed container, and each solution is heated for a predetermined time to desorb silicon in the silicon decomposition product-containing recovery solution and to contain the siliconized silicon decomposition product-containing recovery solution. The recovery solution containing the desiliconized silicon decomposition product is evaporated to dryness, the obtained residue is dissolved in dilute hydrofluoric acid to prepare a sample solution, and the sample solution is analyzed. It discloses the impurity analysis methods Doha.

このように、シリコンウエーハの気相分解後に残存した分解残渣を回収液で回収した後に、そのケイ素が含有されている回収液(シリコン分解生成物含有回収溶液)と弗化水素酸及び硝酸を含有した脱離溶液とを同一密閉容器内に配置し各溶液を所定時間加熱することにより該珪素含有溶液中の珪素を脱離すれば、その後、その溶液に蒸発乾固、希弗化水素酸による溶解を行って得られた試料溶液をICP−MS法等で分析する際に、分析感度が向上し、不純物解析を安定して行うことが可能となるとしている。   Thus, after recovering the decomposition residue remaining after the vapor phase decomposition of the silicon wafer with the recovery liquid, the silicon-containing recovery liquid (silicon decomposition product-containing recovery solution), hydrofluoric acid and nitric acid are contained. If the silicon in the silicon-containing solution is desorbed by placing the desorbed solution in the same sealed container and heating each solution for a predetermined time, the solution is then evaporated to dryness and diluted with hydrofluoric acid. When analyzing the sample solution obtained by dissolution by the ICP-MS method or the like, the analysis sensitivity is improved and the impurity analysis can be performed stably.

しかしながら、この特許文献2のような方法は、ケイ素の脱離を行った後、上記のように蒸発乾固及び希弗化水素酸への溶解といった残渣の回収を別途に行わなければならないため、作業が極めて煩雑で作業者への負担が大きくなるとともに、処理工程が多いため大気中からの汚染や薬品中に含まれる金属不純物による分析感度の低下等の弊害が生じる恐れがあった。   However, in the method as disclosed in Patent Document 2, after the silicon is desorbed, it is necessary to separately collect residues such as evaporation to dryness and dissolution in dilute hydrofluoric acid as described above. The work is extremely complicated and the burden on the worker is increased, and since there are many processing steps, there is a possibility that problems such as contamination from the atmosphere and a decrease in analysis sensitivity due to metal impurities contained in the chemical may occur.

また、この特許文献2では、例えばシリコンウエーハの気相分解を、弗化水素酸及び硝酸を含有した分解液の蒸気をシリコンウエーハに曝露することによって行っている。しかしながら、このようなシリコンウエーハの気相分解は、発生させる分解液の蒸気の量や蒸気中の弗化水素酸と硝酸との割合を制御することができないため、シリコンウエーハの表面を均一に分解することが難しく、その後ウエーハ表面を回収液で走査しても分解残渣を完全に回収することができないという問題があった。さらに、特許文献2によれば、ウエーハ表層1〜10μmの領域に存在する金属不純物を分析できるとしているため、例えばウエーハバルク部における金属不純物の分析を行う場合等に適用することができないという欠点もあった。   In Patent Document 2, for example, vapor phase decomposition of a silicon wafer is performed by exposing a vapor of a decomposition solution containing hydrofluoric acid and nitric acid to the silicon wafer. However, such vapor phase decomposition of silicon wafers cannot uniformly control the surface of the silicon wafer because the amount of decomposition solution vapor and the ratio of hydrofluoric acid and nitric acid in the vapor cannot be controlled. There is a problem that the decomposition residue cannot be completely recovered even if the wafer surface is scanned with the recovery liquid after that. Furthermore, according to Patent Document 2, since it is possible to analyze metal impurities existing in the region of the wafer surface layer of 1 to 10 μm, there is a disadvantage that it cannot be applied to, for example, analysis of metal impurities in the wafer bulk portion. there were.

また一方、特許文献3は、エッチングした面内のエッチング量が均一で、かつ回収溶液の濃縮時の汚染が少なく、高精度、高感度の分析が可能な不純物分析方法として、フッ化水素酸と硝酸とを含む混合溶液にキャリアガスをバブリングして発生させたフッ化水素酸と硝酸の蒸気を含むガスを、該ガスの導入、排気システムを有する容器内に導入し、該容器内に保持しかつ冷却したシリコンウエーハ表面に結露させて該表面をエッチングするエッチング工程、エッチング後のウエーハ表面をフッ化水素酸と過酸化水素水との混合溶液で全面走査して分解残渣を回収する回収工程、回収した溶液を濃縮して該溶液中の金属不純物を分析する分析工程を含むシリコンウエーハの不純物分析方法を開示している。   On the other hand, Patent Document 3 discloses hydrofluoric acid as a method for analyzing impurities with a uniform etching amount in the etched surface, less contamination during concentration of the recovered solution, and capable of highly accurate and sensitive analysis. A gas containing hydrofluoric acid and nitric acid vapor generated by bubbling a carrier gas in a mixed solution containing nitric acid is introduced into a container having the gas introduction and exhaust system, and held in the container. And an etching step of condensing the surface of the cooled silicon wafer to etch the surface, a recovery step of recovering the decomposition residue by scanning the entire surface of the etched wafer surface with a mixed solution of hydrofluoric acid and hydrogen peroxide solution, A silicon wafer impurity analysis method including an analysis step of concentrating a collected solution and analyzing a metal impurity in the solution is disclosed.

しかしながら、この特許文献3の不純物分析方法も、分析可能な範囲はウエーハ表面から0.02〜10.0μmとしており、ウエーハバルク部における金属不純物の分析を行うことが困難であるという欠点があった。   However, the impurity analysis method of Patent Document 3 also has a defect that the range that can be analyzed is 0.02 to 10.0 μm from the wafer surface, and it is difficult to analyze metal impurities in the wafer bulk portion. .

特開平7−333121号公報JP 7-333121 A 特開2002−368052号公報JP 2002-368052 A 特開2003−133381号公報JP 2003-13381 A

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、シリコンウエーハ等の半導体試料に存在する金属不純物を分析するための分析用試料を調整する際に、分析試料中のフッ化ケイ素を簡便に低減することができ、金属不純物の分析を行うのに適した分析用試料を安定して調整することのできる分析用試料の調整装置及び調整方法を提供することにあり、また、半導体試料に存在する金属不純物を分析する際に、外部からの汚染が少なく、高感度に不純物分析を行うことができ、さらにウエーハバルク部における金属不純物の分析も容易に行うことが可能となる半導体試料の分析方法を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to perform analysis when preparing an analysis sample for analyzing metal impurities present in a semiconductor sample such as a silicon wafer. To provide an analytical sample adjustment apparatus and adjustment method capable of easily reducing silicon fluoride in a sample and stably adjusting an analytical sample suitable for analyzing metal impurities. In addition, when analyzing metal impurities present in a semiconductor sample, there is little external contamination and the impurity analysis can be performed with high sensitivity, and the metal impurities in the wafer bulk part can be easily analyzed. It is an object of the present invention to provide a method for analyzing a semiconductor sample that enables the above.

上記目的を達成するために、本発明によれば、半導体試料を分解して分析用試料を調整する調整装置であって、少なくとも、前記半導体試料を投入して分解を行う密閉容器と、該密閉容器内に設置された前記半導体試料を載置するボートと、前記密閉容器内に半導体試料を分解するための分解用ガスを導入するガス導入管と、前記密閉容器内に導入する分解用ガスの圧力を調節する圧力調節バルブと、前記密閉容器内を排気して減圧する排気手段と、前記密閉容器内の半導体試料を加熱する加熱手段とを具備することを特徴とする分析用試料の調整装置が提供される(請求項1)。   In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided an adjustment device for decomposing a semiconductor sample to prepare a sample for analysis, comprising at least a sealed container for introducing the semiconductor sample for decomposition, and the sealed A boat for placing the semiconductor sample installed in a container, a gas introduction pipe for introducing a decomposition gas for decomposing the semiconductor sample into the sealed container, and a gas for decomposition introduced into the sealed container An analytical sample adjustment apparatus comprising: a pressure adjustment valve for adjusting pressure; an exhaust means for exhausting and depressurizing the inside of the sealed container; and a heating means for heating the semiconductor sample in the sealed container. Is provided (claim 1).

このような構成を有する分析用試料の調整装置であれば、半導体試料を分解して分析用試料を調整する際に、半導体試料をボートに載置した後、半導体試料を加熱するとともに密閉容器内に分解用ガスを導入して加圧して保持する加圧工程と、加圧工程後に密閉容器内を排気して減圧する減圧工程とを容易に行うことができる装置となる。したがって、加圧工程で半導体試料と分解用ガスとを反応させて十分な分解能力で半導体試料の分解を行い、その後減圧工程で加圧工程で生成されたフッ化ケイ素を揮発除去させて分析試料中のフッ化ケイ素を簡便に低減することが可能となり、金属不純物の分析を行うのに適した分析用試料を安定して調整することのできる分析用試料の調整装置とすることができる。   With the analytical sample preparation apparatus having such a configuration, when the analysis sample is prepared by disassembling the semiconductor sample, after placing the semiconductor sample on the boat, the semiconductor sample is heated and the inside of the sealed container is Thus, an apparatus capable of easily performing a pressurizing step of introducing and depressurizing a gas for decomposition and a depressurizing step of evacuating and depressurizing the inside of the sealed container after the pressurizing step. Therefore, the semiconductor sample and the decomposition gas are reacted in the pressurization process to decompose the semiconductor sample with sufficient decomposition capacity, and then the silicon fluoride generated in the pressurization process is volatilized and removed in the decompression process to analyze the sample. It is possible to easily reduce the silicon fluoride in the inside, and it is possible to provide an analytical sample adjustment device that can stably adjust an analytical sample suitable for analyzing metal impurities.

このとき、前記密閉容器の内壁がフッ素樹脂またはフッ素樹脂でコートされたものであることが好ましい(請求項2)。
このように密閉容器の内壁がフッ素樹脂またはフッ素樹脂でコートされたものであれば、耐薬品性及び清浄度に優れているため、長期の使用にも耐えることができる装置となるので、調整する分析用試料が密閉容器内壁から汚染されるのを防止することが可能となる。
At this time, it is preferable that the inner wall of the sealed container is coated with fluororesin or fluororesin (Claim 2).
If the inner wall of the sealed container is coated with fluororesin or fluororesin in this way, it is excellent in chemical resistance and cleanliness, so it becomes a device that can withstand long-term use. It is possible to prevent the analysis sample from being contaminated from the inner wall of the sealed container.

また、前記ボートが白金からなるものであることが好ましい(請求項3)。
このようにボートが白金からなるものであれば、分析用試料を調整した後、ボートに分析用試料を溶解するための溶解液を直接加えて、ボートごとICP−MS法等によって分析用試料の分析を行うことができるようになり、作業が簡便になるとともに、分析用試料の汚染を確実に防止することが可能となる。尚、白金の純度としては、例えば4N(99.99%)以上のものであればより好ましい。
The boat is preferably made of platinum (Claim 3).
In this way, if the boat is made of platinum, after preparing the analysis sample, a solution for dissolving the analysis sample is directly added to the boat, and the analysis sample is prepared for each boat by the ICP-MS method or the like. Analysis can be performed, the work is simplified, and contamination of the analysis sample can be reliably prevented. For example, the purity of platinum is more preferably 4N (99.99%) or more.

さらに、前記排気手段がドライポンプであることが好ましく(請求項4)、前記加熱手段がヒーターまたはホットプレートであることが好ましい(請求項5)。
排気手段がドライポンプであれば、密閉容器内を確実に排気して減圧することができる装置となる。また、加熱手段がヒーターまたはホットプレートであれば、密閉容器内に載置されている半導体試料を容易にかつ安定して加熱できる装置となる。
Further, the exhaust means is preferably a dry pump (Claim 4), and the heating means is preferably a heater or a hot plate (Claim 5).
If the evacuation means is a dry pump, the apparatus can reliably evacuate and depressurize the inside of the sealed container. Further, if the heating means is a heater or a hot plate, the apparatus can easily and stably heat the semiconductor sample placed in the sealed container.

また、本発明によれば、半導体試料を分解して分析用試料を調整する方法において、前記半導体試料を密閉容器内に設置されたボートに載置した後、該半導体試料を加熱するとともに前記密閉容器内に分解用ガスを導入して加圧して保持する加圧工程と、該加圧工程後に密閉容器内を排気して減圧する減圧工程とを行うことによって分析用試料を調整することを特徴とする分析用試料の調整方法が提供される(請求項6)。   According to the present invention, in the method of preparing a sample for analysis by decomposing a semiconductor sample, the semiconductor sample is placed on a boat installed in a sealed container, and then the semiconductor sample is heated and the sealed A sample for analysis is prepared by performing a pressurizing step of introducing a gas for decomposition into a container and pressurizing and holding it, and a depressurizing step of exhausting and depressurizing the inside of the sealed container after the pressurizing step. A method for preparing an analytical sample is provided (claim 6).

このように、半導体試料を密閉容器内に設置されたボートに載置した後、その半導体試料を加熱するとともに密閉容器内に分解用ガスを導入して加圧して保持する加圧工程と、該加圧工程後に密閉容器内を排気して減圧する減圧工程とを行うことによって、加圧工程で半導体試料と分解用ガスとを反応させて十分な分解能力で半導体試料の分解を行うことができ、その後減圧工程において加圧工程で生成されたフッ化ケイ素を効率的に揮発除去させることができるため、簡便に分析試料中のフッ化ケイ素を低減することが可能となり、金属不純物の分析を行うのに非常に適した分析用試料を安定して調整することができる。   Thus, after placing the semiconductor sample on the boat installed in the hermetic container, the semiconductor sample is heated and the decomposition gas is introduced into the hermetic container to pressurize and hold, After the pressurization step, the semiconductor sample can be decomposed with sufficient decomposition capability by reacting the semiconductor sample and the decomposition gas in the pressurization step by evacuating the inside of the sealed container and reducing the pressure. Then, since the silicon fluoride produced in the pressurization step can be efficiently volatilized and removed in the decompression step, it is possible to easily reduce the silicon fluoride in the analysis sample and analyze the metal impurities. Therefore, it is possible to stably prepare an analytical sample that is very suitable for the above.

このとき、前記加圧工程では、前記密閉容器の排気を行わずに該密閉容器内に導入する分解用ガスの圧力を調節することによって加圧を行い、また、前記減圧工程では、分解用ガスの導入を止め、排気手段を用いて前記密閉容器の排気を行うことによって減圧を行うことが好ましい(請求項7)。   At this time, in the pressurization step, pressurization is performed by adjusting the pressure of the decomposition gas introduced into the closed vessel without exhausting the closed vessel, and in the depressurization step, the decomposition gas is supplied. It is preferable to reduce the pressure by stopping the introduction of the gas and exhausting the sealed container using an exhaust means.

このように加圧工程で密閉容器の排気を行わずに密閉容器内に導入する分解用ガスの圧力を調節して加圧を行うことにより、半導体試料と分解用ガスとの反応を促進させて半導体試料の分解を短時間で効率的に行うことができる。また、減圧工程で分解用ガスの導入を止め、排気手段で密閉容器の排気を行って減圧することにより、加圧工程で生成されたフッ化ケイ素を効果的に揮発除去させて確実に低減することができる。   Thus, the reaction between the semiconductor sample and the decomposition gas is promoted by adjusting the pressure of the decomposition gas introduced into the closed container without exhausting the closed container in the pressurization step. The semiconductor sample can be efficiently decomposed in a short time. In addition, the introduction of the decomposition gas is stopped in the decompression step, and the sealed container is exhausted by the exhaust means to reduce the pressure, thereby effectively removing and volatilizing the silicon fluoride produced in the pressurization step. be able to.

また、前記加圧工程で、前記密閉容器内を1.0×10Paより高く5.0×10Pa以下に加圧することが好ましく(請求項8)、一方、前記減圧工程で、前記密閉容器内を5.0×10Pa以上1.0×10Pa未満に減圧することが好ましい(請求項9)。 Further, in the pressurizing step, it is preferable to pressurize the inside of the sealed container to be higher than 1.0 × 10 5 Pa and lower than 5.0 × 10 5 Pa (Claim 8), while in the depressurizing step, The inside of the sealed container is preferably decompressed to 5.0 × 10 2 Pa or more and less than 1.0 × 10 5 Pa (claim 9).

本発明の分析用試料の調整方法において、加圧工程で密閉容器内の圧力を1.0×10Paより高く5.0×10Pa以下、特に1.5×10Pa以上3.0×10Pa以下に加圧することにより、半導体試料の分解を非常に効率的に行うことができ、また減圧工程で密閉容器内の圧力を5.0×10Pa以上1.0×10Pa未満、特に1.0×10Pa以上5.0×10Pa以下に減圧することにより、フッ化ケイ素の揮発除去を非常に効率的に行うことができるようになるので、分析用試料の調整を短時間で安定して行うことができる。 In the method for preparing an analytical sample of the present invention, the pressure in the sealed container is higher than 1.0 × 10 5 Pa and lower than 5.0 × 10 5 Pa, particularly 1.5 × 10 5 Pa or higher in the pressurizing step. By pressurizing to 0 × 10 5 Pa or less, the semiconductor sample can be decomposed very efficiently, and the pressure in the sealed container is set to 5.0 × 10 2 Pa or more and 1.0 × 10 6 in the decompression step. By reducing the pressure to less than 5 Pa, especially 1.0 × 10 3 Pa or more and 5.0 × 10 3 Pa or less, volatilization removal of silicon fluoride can be performed very efficiently. The sample can be adjusted stably in a short time.

さらに、前記半導体試料を密閉容器内のボートに載置した後、前記加圧工程及び減圧工程を交互に複数回繰り返して行うことが好ましい(請求項10)。
このように加圧工程及び減圧工程を交互に複数回繰り返して行うことにより、半導体試料を所望の量(重量)まで容易に分解することができる。したがって、例えば半導体ウエーハの金属不純物を分析する際に、従来では困難とされていたウエーハのバルク部における分析も容易に行うことができるようになる。
Furthermore, after placing the semiconductor sample on a boat in an airtight container, it is preferable that the pressurizing step and the depressurizing step are alternately repeated a plurality of times (claim 10).
As described above, the semiconductor sample can be easily decomposed to a desired amount (weight) by alternately repeating the pressurizing step and the depressurizing step a plurality of times. Therefore, for example, when analyzing metal impurities in a semiconductor wafer, analysis in the bulk portion of the wafer, which has been difficult in the past, can be easily performed.

また、本発明の分析用試料の調整方法は、前記半導体試料をシリコンからなるものとすることができ(請求項11)、その際、前記調整された分析用試料中のシリコン濃度が10ppb以下となるようにすることができる(請求項12)。
本発明の分析用試料の調整方法は、シリコンからなる半導体試料を分解して分析用試料を調整する際に特に好適に用いることができる。このように本発明によりシリコンからなる半導体試料を分解して分析用試料を調整することによって、調整された分析用試料中のシリコン濃度を容易に10ppb以下となるようにすることができる。
In the method for preparing an analytical sample of the present invention, the semiconductor sample can be made of silicon (claim 11). At this time, the silicon concentration in the adjusted analytical sample is 10 ppb or less. (Claim 12).
The analytical sample preparation method of the present invention can be particularly suitably used when a semiconductor sample made of silicon is decomposed to prepare an analytical sample. Thus, by decomposing a semiconductor sample made of silicon and adjusting an analysis sample according to the present invention, the silicon concentration in the adjusted analysis sample can be easily reduced to 10 ppb or less.

さらに、前記分解用ガスを、HFガスとHNOガスからなるものとすることが好ましい(請求項13)。
このように分解用ガスを、HFガスとHNOガスからなるものとすれば、半導体試料とHNOガスの反応で試料表面に酸化物を形成した後、この酸化物をHFガスに曝露して容易に分解することができるため、半導体試料の分解を円滑にかつ安定しておこなうことができる。
Furthermore, it is preferable that the decomposition gas is composed of HF gas and HNO 3 gas.
If the decomposition gas is made of HF gas and HNO 3 gas in this way, an oxide is formed on the sample surface by the reaction of the semiconductor sample and HNO 3 gas, and then the oxide is exposed to HF gas. Since it can be easily decomposed, the semiconductor sample can be decomposed smoothly and stably.

さらに、本発明によれば、前記本発明の分析用試料の調整方法によって半導体試料から分析用試料を調整した後、該分析用試料を分析することによって、前記半導体試料の不純物分析を行うことを特徴とする半導体試料の分析方法を提供することができる(請求項14)。   Further, according to the present invention, after the analysis sample is prepared from the semiconductor sample by the analysis sample preparation method of the present invention, the analysis of the semiconductor sample is performed by analyzing the analysis sample. A characteristic semiconductor sample analysis method can be provided (claim 14).

このような本発明の半導体試料の分析方法によれば、試料中のフッ化ケイ素が低減され、かつ外部からの2次汚染が抑制された分析用試料を用いて不純物の分析を行うことができるので、半導体試料中に存在する金属不純物を高感度かつ高精度に分析することができる。さらに、本発明の半導体試料の分析方法は、十分な分解能力で半導体試料の分解を行うことができるので、例えば従来では困難とされていたウエーハバルク部における金属不純物の分析も容易に行うことが可能となる。   According to the semiconductor sample analysis method of the present invention, impurities can be analyzed using an analysis sample in which silicon fluoride in the sample is reduced and secondary contamination from the outside is suppressed. Therefore, the metal impurities present in the semiconductor sample can be analyzed with high sensitivity and high accuracy. Furthermore, since the semiconductor sample analysis method of the present invention can decompose the semiconductor sample with sufficient decomposition capability, for example, it is possible to easily analyze metal impurities in the wafer bulk portion, which has been difficult in the past. It becomes possible.

このとき、前記分析用試料を分析する際に、前記ボートに分析用試料を溶解するための溶解液を加えた後、該ボートごと分析用試料の分析を行うことが好ましい(請求項15)。
このように分析用試料を分析する際に、調整された分析用試料を載置しているボートに分析用試料を溶解するための溶解液を加えた後、このボートごと分析用試料の分析を行うことによって、例えば従来行われているような回収液による回収作業を省略して分析用試料を分析することが可能となるため、作業を簡略化して作業者への負担を軽減できるとともに、分析用試料の調整後に生じる汚染を効果的に防止できるので、半導体試料の分析をより一層高精度に行うことが可能となる。
At this time, when analyzing the analysis sample, it is preferable to analyze the analysis sample together with the boat after adding a solution for dissolving the analysis sample to the boat.
When analyzing the analysis sample in this way, after adding a solution for dissolving the analysis sample to the boat on which the prepared analysis sample is placed, the analysis sample is analyzed together with this boat. By doing so, for example, it is possible to analyze the sample for analysis by omitting the collection work with the collected liquid as conventionally performed, so that the work can be simplified and the burden on the worker can be reduced. Contamination that occurs after the preparation of the sample for use can be effectively prevented, so that the semiconductor sample can be analyzed with higher accuracy.

また、本発明によれば、前記分析用試料の分析をICP−MS法により行って前記半導体試料の不純物分析を行うことができる(請求項16)。
このように分析用試料の分析をICP−MS法、特に電熱気化導入(ETV;Electro Thermal Vaporization)−ICP−MS法により行えば、半導体試料の不純物分析を高精度にかつ安定して行うことができる。
Further, according to the present invention, the analysis of the semiconductor sample can be performed by analyzing the sample for analysis by an ICP-MS method.
As described above, if the analysis sample is analyzed by the ICP-MS method, particularly the electrothermal vaporization (ETV) -ICP-MS method, the impurity analysis of the semiconductor sample can be performed with high accuracy and stability. it can.

本発明によれば、加圧工程で半導体試料と分解用ガスとを反応させることにより十分な分解能力で半導体試料の分解を行うことができ、その後減圧工程において加圧工程で生成されたフッ化ケイ素を効率的に揮発除去させることができるため、簡便に分析試料中のフッ化ケイ素を低減することが可能となり、金属不純物の分析を行うのに非常に適した分析用試料を安定して調整することができる。そして、このようにして分析用試料を調整した後、その分析用試料を分析して半導体試料の不純物分析を行うことにより、フッ化ケイ素が低減され、かつ外部からの汚染も抑制された分析用試料を分析することができるので、半導体試料に存在する金属不純物の分析を高感度かつ高精度に行うことができる。さらに、本発明の半導体試料の分析方法によれば、ウエーハバルク部における金属不純物の分析も容易に行うことが可能となる。   According to the present invention, the semiconductor sample can be decomposed with sufficient decomposition capability by reacting the semiconductor sample with the decomposition gas in the pressurizing step, and then the fluorination generated in the pressurizing step in the depressurizing step. Since silicon can be volatilized and removed efficiently, it is possible to easily reduce silicon fluoride in analysis samples, and stable preparation of analytical samples that are very suitable for analyzing metal impurities can do. Then, after the analysis sample is prepared in this way, the analysis sample is analyzed and the impurity analysis of the semiconductor sample is performed, so that silicon fluoride is reduced and contamination from the outside is also suppressed. Since the sample can be analyzed, the metal impurities present in the semiconductor sample can be analyzed with high sensitivity and high accuracy. Furthermore, according to the semiconductor sample analysis method of the present invention, it is possible to easily analyze metal impurities in the wafer bulk portion.

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
先ず、本発明に係る分析用試料の調整装置について、図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに何ら限定されるものではない。図1は、本発明の分析用試料の調整装置の一例を示す概略構成図である。
Hereinafter, although an embodiment is described about the present invention, the present invention is not limited to these.
First, an analytical sample preparation apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to this. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an analytical sample preparation apparatus of the present invention.

本発明の分析用試料の調整装置1は、半導体試料を投入して分解を行う密閉容器2と、密閉容器2内に設置された半導体試料を載置するボート3と、密閉容器2内に半導体試料を分解するための分解用ガスを導入するガス導入管4と、密閉容器2内に導入する分解用ガスの圧力を調節する圧力調節バルブ5と、密閉容器2内を排気して減圧する排気手段6と、密閉容器2内の半導体試料を加熱する加熱手段7とを具備するものである。   The analytical sample preparation apparatus 1 of the present invention includes a sealed container 2 for introducing a semiconductor sample for decomposition, a boat 3 for placing the semiconductor sample installed in the sealed container 2, and a semiconductor in the sealed container 2. A gas introduction pipe 4 for introducing a decomposition gas for decomposing the sample, a pressure adjusting valve 5 for adjusting the pressure of the decomposition gas introduced into the sealed container 2, and an exhaust for exhausting the inside of the sealed container 2 to reduce the pressure. Means 6 and heating means 7 for heating the semiconductor sample in the sealed container 2 are provided.

上記の密閉容器2は、例えば密閉容器本体2aと取り外し可能な密閉容器蓋体2bとから構成することができ、半導体試料の密閉容器2内への投入や調整した分析用試料の取り出しを容易に行うことができるようになっている。この密閉容器2の形状や大きさは特に限定されるものではなく、分解する半導体試料の形状、寸法、材質等に応じて適宜選択することができる。   The airtight container 2 can be composed of, for example, an airtight container body 2a and a removable airtight container lid 2b, and it is easy to input a semiconductor sample into the airtight container 2 and take out the adjusted analytical sample. Can be done. The shape and size of the sealed container 2 are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the shape, size, material, and the like of the semiconductor sample to be decomposed.

このとき、密閉容器本体2aと密閉容器蓋体2bとは螺合部8で螺合させることができ、このようにして密閉容器本体2aと密閉容器蓋体2bとを螺合させることにより、密閉容器2の密閉性を高めることができる。さらに、密閉容器本体2aと密閉容器蓋体2bとの間に、例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のようなフッ素樹脂からなるOリング9を設置することにより密閉容器の密閉性を一層高めることができる。   At this time, the airtight container body 2a and the airtight container lid 2b can be screwed together by the screwing portion 8, and the airtight container main body 2a and the airtight container lid 2b are screwed in this manner, thereby sealing the airtight container. The sealing property of the container 2 can be improved. Furthermore, by installing an O-ring 9 made of a fluororesin such as PTFE (polytetrafluoroethylene) between the sealed container body 2a and the sealed container lid 2b, the sealing performance of the sealed container is further enhanced. Can do.

さらに、このような密閉容器2の内壁は、PTFE等のフッ素樹脂またはフッ素樹脂でコートされたものであることが好ましく、それにより、密閉容器2が耐薬品性及び清浄度に優れたものとなり、さらに、長期の使用にも耐えることができるので、分析用試料を調整する際に分析用試料が汚染されるのを防止することができる。   Further, the inner wall of the sealed container 2 is preferably coated with a fluororesin such as PTFE or a fluororesin, so that the sealed container 2 has excellent chemical resistance and cleanliness, Furthermore, since it can endure long-term use, it is possible to prevent the analysis sample from being contaminated when the analysis sample is prepared.

また、密閉容器2内に設置されているボート3は、特に限定されるものではないが、例えばフッ素樹脂からなるボート支持体10と、半導体試料を載置するボート本体11とから構成することができる。特に、図1に示すようにボート本体11が浮揚するようにしてボート本体11を保持することにより、反応ガスの滞留を防止することができるため、ボート本体11に載置された試料を加熱する際に試料の温度を高精度に制御することができる。   Moreover, the boat 3 installed in the hermetic container 2 is not particularly limited, but may be composed of, for example, a boat support 10 made of a fluororesin and a boat main body 11 on which a semiconductor sample is placed. it can. In particular, as shown in FIG. 1, since the boat body 11 is held so that the boat body 11 is levitated, retention of the reaction gas can be prevented, so that the sample placed on the boat body 11 is heated. In this case, the temperature of the sample can be controlled with high accuracy.

このとき、半導体試料を載置するボート本体11が白金からなるものであることが好ましい。このようにボート本体11が白金からなるものであれば、例えば半導体試料を分解して分析用試料を調整した後にその分析用試料をICP−MS法等によって分析する際に、ボート本体11に溶解液を直接加えて分析用試料を溶解した後、ボート本体11ごと分析装置に取り付けて分析を行うことが可能となる。   At this time, it is preferable that the boat body 11 on which the semiconductor sample is placed is made of platinum. Thus, if the boat body 11 is made of platinum, for example, after the semiconductor sample is decomposed to prepare the analysis sample, the analysis sample is dissolved in the boat body 11 when analyzed by the ICP-MS method or the like. After the solution is directly added to dissolve the analysis sample, the boat body 11 can be attached to the analyzer for analysis.

さらに、密閉容器2には、分解用ガスを導入するガス導入管4が取り付けられている。例えば、半導体試料を分解する分解用ガスとしてHFガスとHNOガスとを用いる場合、図1に示すように、HFガス及びHNOガスをそれぞれ別々に密閉容器2内に導入できるように、HFガス用ガス導入管4aとHNOガス用ガス導入管4bの2本のガス導入管を取り付けることができる。 Furthermore, a gas introduction pipe 4 for introducing a decomposition gas is attached to the sealed container 2. For example, when HF gas and HNO 3 gas are used as decomposition gases for decomposing the semiconductor sample, HF gas and HNO 3 gas can be separately introduced into the sealed container 2 as shown in FIG. Two gas introduction pipes, a gas introduction pipe 4a for gas and a gas introduction pipe 4b for HNO 3 gas, can be attached.

このとき、HFガス用ガス導入管4aには、HFガスを発生させるガス発生装置12及びキャリアガスボンベ13が接続されており、ガス導入管4aとガス発生装置12との間にガス流量を調節する流量調節バルブ14が設置され、また、ガス導入管4とキャリアガスボンベ13との間にはガスの圧力を調節する圧力調整バルブ5が設置されている。また同様に、HNOガス用ガス導入管4bにも、HNOガスを発生させるガス発生装置12が流量調節バルブ14を介して接続されているとともに、キャリアガスボンベ13が圧力調整バルブ5を介して接続されている。尚、ガス発生装置12としては、例えばフッ素樹脂製の容器15にフッ酸16または硝酸17を封入し、ヒーターまたはホットプレート等の溶液加熱手段18で加熱して蒸気を発生させるものを用いることができる。 At this time, the gas generator 12 for generating HF gas and the carrier gas cylinder 13 are connected to the gas inlet pipe 4a for HF gas, and the gas flow rate is adjusted between the gas inlet pipe 4a and the gas generator 12. A flow rate adjusting valve 14 is installed, and a pressure adjusting valve 5 for adjusting the gas pressure is installed between the gas introduction pipe 4 and the carrier gas cylinder 13. Similarly, to HNO 3 gas gas introduction pipe 4b, together with the gas generator 12 for generating a HNO 3 gas is connected via a flow control valve 14, the carrier gas cylinder 13 through a pressure regulating valve 5 It is connected. As the gas generator 12, for example, a device in which a hydrofluoric acid 16 or nitric acid 17 is sealed in a fluororesin container 15 and heated by solution heating means 18 such as a heater or a hot plate to generate steam is used. it can.

また、本発明の分析用試料の調整装置には、排気管19に排気手段6としてドライポンプが設置されており、密閉容器2内を排気して減圧できるようになっている。さらに、この排気管19には、密閉容器2内の圧力を調節できるように排気側圧力調整バルブ20を設置することができる。   In the sample preparation apparatus for analysis according to the present invention, a dry pump is installed in the exhaust pipe 19 as the exhaust means 6 so that the inside of the sealed container 2 can be exhausted and depressurized. Further, an exhaust side pressure adjusting valve 20 can be installed in the exhaust pipe 19 so that the pressure in the sealed container 2 can be adjusted.

さらに、密閉容器2の外部には半導体試料を加熱するための加熱手段7が設置されている。この加熱手段7としては、ヒーター(抵抗加熱等)またはホットプレートを用いることができ、ボート3に載置されている半導体試料を容易にかつ安定して加熱できるようになっている。尚、この加熱手段7は、必要に応じて、密閉容器2の内部に設置したり、密閉容器2に埋め込んだりすることができる。   Further, a heating means 7 for heating the semiconductor sample is installed outside the sealed container 2. As the heating means 7, a heater (resistance heating or the like) or a hot plate can be used, and the semiconductor sample placed on the boat 3 can be easily and stably heated. The heating means 7 can be installed inside the sealed container 2 or embedded in the sealed container 2 as necessary.

次に、本発明の分析用試料の調整方法について説明する。
本発明の分析用試料の調整方法は、半導体試料を分解して分析用試料を調整する方法において、前記半導体試料を密閉容器内に設置されたボートに載置した後、該半導体試料を加熱するとともに前記密閉容器内に分解用ガスを導入して加圧して保持する加圧工程と、該加圧工程後に密閉容器内を排気して減圧する減圧工程とを行うことによって分析用試料を調整することに特徴を有するものである。
Next, the method for preparing an analytical sample of the present invention will be described.
The method for preparing an analysis sample according to the present invention is a method of disassembling a semiconductor sample to prepare an analysis sample. The semiconductor sample is placed on a boat installed in a sealed container, and then the semiconductor sample is heated. In addition, a sample for analysis is prepared by performing a pressurizing step for introducing and depressurizing a decomposition gas into the sealed container, and a depressurizing step for exhausting and depressurizing the sealed container after the pressurizing step. It has a special feature.

以下、本発明の分析用試料の調整方法について、上記の分析用試料の調整装置1により半導体試料としてシリコン単結晶片を用いて分析用試料を調整する場合を例に挙げて、図面を参照しながら説明する。また、図2には、本発明の分析用試料の調整方法、及び後に説明する本発明の半導体試料の分析方法の一例を表すフロー図を示す。   Hereinafter, with respect to the method for preparing an analytical sample of the present invention, an example in which an analytical sample is prepared using a silicon single crystal piece as a semiconductor sample by the analytical sample adjusting apparatus 1 will be described with reference to the drawings. While explaining. FIG. 2 is a flow chart showing an example of the analysis sample preparation method of the present invention and an example of the semiconductor sample analysis method of the present invention described later.

先ず、不純物分析の分析対象となるシリコン単結晶片(半導体試料)をボート本体11に載置した後、Oリング9を介して密閉容器蓋体2bを密閉容器本体2aに螺合することによって、シリコン単結晶片を分析用試料の調整装置にセットする(図2の工程A)。   First, after placing a silicon single crystal piece (semiconductor sample) to be analyzed for impurity analysis on the boat body 11, by screwing the sealed container lid 2b to the sealed container body 2a via the O-ring 9, The silicon single crystal piece is set in an analytical sample preparation device (step A in FIG. 2).

次に、密閉容器2内にセットしたシリコン単結晶片を加熱するとともに密閉容器内に分解用ガスを導入して加圧して保持する加圧工程を行う(図2の工程B)。
この加圧工程では、先ず密閉容器2内を一旦ドライポンプ6で例えば4.0×10Pa程度にまで減圧した後、排気側圧力調整バルブ20を閉じるとともにドライポンプ6を止めてから、ガス導入管4から分解用ガスを導入して所定の圧力となるまで加圧するとともに、加熱手段7でシリコン単結晶片を50℃以上200℃以下、好ましくは60℃以上80℃以下に加熱して10〜20分程度保持する。
Next, the silicon single crystal piece set in the sealed container 2 is heated, and a pressurizing process is performed in which a decomposition gas is introduced into the sealed container and pressurized and held (process B in FIG. 2).
In this pressurizing step, first, the inside of the sealed container 2 is once depressurized to about 4.0 × 10 3 Pa with the dry pump 6, then the exhaust side pressure adjustment valve 20 is closed and the dry pump 6 is stopped, and then the gas is discharged. A gas for decomposition is introduced from the introduction pipe 4 and pressurized until a predetermined pressure is reached, and the silicon single crystal piece is heated to 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, preferably 60 ° C. or higher and 80 ° C. or lower by the heating means 10. Hold for about 20 minutes.

このとき、加圧工程で密閉容器2内に導入する分解用ガスとしては、HFガス及びHNOガスからなるものを用いることができる。例えば、図1に示した2つのガス発生装置12を用いて、それぞれのガス発生装置12の容器15に38〜50質量%のフッ酸及び61〜70質量%の硝酸を別々に封入し、溶液加熱手段18でそれぞれ80〜200℃に加熱して蒸発させるとともに、空気、窒素、またはアルゴン等のキャリアガスをキャリアガスボンベ13から流すことによって、密閉容器2内にHFガス及びHNOガスを導入することができる。このとき、キャリアガスの圧力を圧力調節バルブ5で調節することによって、密閉容器2内に導入する分解用ガスの圧力を調節して密閉容器2の加圧を容易に制御することができるため、密閉容器2内を所定の圧力まで安定して加圧することができる。 At this time, as the gas for decomposition introduced into the sealed container 2 in the pressurization step, a gas composed of HF gas and HNO 3 gas can be used. For example, using the two gas generators 12 shown in FIG. 1, 38 to 50% by mass of hydrofluoric acid and 61 to 70% by mass of nitric acid are separately sealed in the containers 15 of the respective gas generators 12. HF gas and HNO 3 gas are introduced into the sealed container 2 by heating and evaporating each of them by heating means 18 to 80 to 200 ° C. and flowing a carrier gas such as air, nitrogen or argon from the carrier gas cylinder 13. be able to. At this time, by adjusting the pressure of the carrier gas with the pressure control valve 5, the pressure of the decomposition gas introduced into the sealed container 2 can be adjusted to easily control the pressurization of the sealed container 2, The inside of the sealed container 2 can be stably pressurized up to a predetermined pressure.

このように密閉容器2内にHFガス及びHNOガスを導入して加圧工程を行うことにより、シリコン単結晶片とHNOガスとの反応で酸化物を形成し、この酸化物をHFガスに曝露することにより分解するという分解用ガスによるシリコン単結晶片の分解反応を促進させることができるため、シリコン単結晶片の分解を十分な分解能力で効率的に行うことができる。尚、この加圧工程では、酸化物とHFガスとの反応が生じることによって反応生成物としてフッ化ケイ素も同時に形成される。このフッ化ケイ素が分析用試料に含有されていると、前述したようにICP−MS法等で分析を行った際に分析感度の悪化を招く原因となる。 Thus, by introducing HF gas and HNO 3 gas into the sealed container 2 and performing a pressurizing step, an oxide is formed by the reaction between the silicon single crystal piece and the HNO 3 gas, and this oxide is converted into HF gas. Since the decomposition reaction of the silicon single crystal piece by the decomposition gas, which is decomposed by exposure to hydrogen, can be promoted, the silicon single crystal piece can be efficiently decomposed with sufficient decomposition ability. In this pressurization step, silicon fluoride is simultaneously formed as a reaction product due to the reaction between the oxide and HF gas. If this silicon fluoride is contained in the sample for analysis, as described above, the analysis sensitivity is deteriorated when the analysis is performed by the ICP-MS method or the like.

この加圧工程において、密閉容器2内の加圧が小さ過ぎると、シリコン単結晶片と分解用ガスとの反応を促進させる効果が小さく、シリコン単結晶片の分解に長時間を必要とすることが考えられ、一方密閉容器2内の圧力をある一定の大きさ以上高くしても、シリコン単結晶片と分解用ガスとの反応を促進させる効果をそれ以上高める効果が小さくなる。したがって、加圧工程では、密閉容器2内を1.0×10Paより高く5.0×10Pa以下、特に1.5×10Pa以上3.0×10Pa以下に加圧することが好ましく、それによって、シリコン単結晶片の分解を非常に効率的にかつ安定して行うことができる。 In this pressurization process, if the pressure in the sealed container 2 is too small, the effect of promoting the reaction between the silicon single crystal piece and the decomposition gas is small, and it takes a long time to decompose the silicon single crystal piece. On the other hand, even if the pressure in the sealed container 2 is increased by a certain level or more, the effect of further promoting the reaction between the silicon single crystal piece and the decomposition gas is reduced. Therefore, in the pressurizing step, the inside of the sealed container 2 is pressurized to higher than 1.0 × 10 5 Pa and lower than 5.0 × 10 5 Pa, particularly 1.5 × 10 5 Pa to 3.0 × 10 5 Pa. It is preferable that the silicon single crystal piece can be decomposed very efficiently and stably.

また、本発明では、上記のようにHFガス及びHNOガスを別々に密閉容器2内に導入しているため、例えば各ガス発生装置12に取り付けられている流量調節バルブ14を調節することによって、それぞれのガスの流量を任意に制御することができる。それによって、分解する半導体試料の材質等に応じて、密閉容器2内に導入するHFガスとHNOガスとのガス比率を適宜調節することができ、様々な半導体試料の分解を非常に効果的に行うことができる。 In the present invention, since the HF gas and the HNO 3 gas are separately introduced into the sealed container 2 as described above, for example, by adjusting the flow rate adjusting valve 14 attached to each gas generator 12. The flow rate of each gas can be arbitrarily controlled. Thereby, the gas ratio of HF gas and HNO 3 gas introduced into the hermetic container 2 can be appropriately adjusted according to the material of the semiconductor sample to be decomposed, and the decomposition of various semiconductor samples is very effective. Can be done.

続いて、上記のようにして加圧工程を行った後、密閉容器2内を排気して減圧する減圧工程を行う(図2の工程C)。
この減圧工程では、例えば分解用ガスの導入を止めてから、排気側圧力調整バルブ20を開き、ドライポンプ6を用いて密閉容器2の排気を行うことによって密閉容器2内を減圧することができる。このようにして減圧工程を行うことによって、加圧工程で生成されたフッ化ケイ素を揮発除去させることができるため、簡便に分析試料中のフッ化ケイ素を低減することが可能となる。尚、本発明では、減圧工程において上記のように必ずしも密閉容器2内へのガスの導入を止める必要はなく、例えば必要に応じてキャリアガス等を微量に流しながら減圧工程を行うこともできる。
Then, after performing a pressurization process as mentioned above, the decompression process which exhausts the inside of the airtight container 2 and depressurizes is performed (process C of FIG. 2).
In this decompression step, for example, after the introduction of the decomposition gas is stopped, the inside of the sealed container 2 can be decompressed by opening the exhaust side pressure regulating valve 20 and exhausting the sealed container 2 using the dry pump 6. . By performing the depressurization step in this manner, the silicon fluoride generated in the pressurization step can be volatilized and removed, so that the silicon fluoride in the analysis sample can be easily reduced. In the present invention, it is not always necessary to stop the introduction of the gas into the sealed container 2 as described above in the decompression step. For example, the decompression step can be performed while flowing a small amount of carrier gas or the like as necessary.

このとき、減圧工程では、密閉容器2内を5.0×10Pa以上1.0×10Pa未満、特に1.0×10Pa以上5.0×10Pa以下に減圧することが好ましい。このように密閉容器2内の圧力が1.0×10Pa未満、特に1.0×10Pa以上5.0×10Pa以下に減圧することによって、フッ化ケイ素の揮発除去を非常に効果的に行って分析用試料中のフッ化ケイ素を十分に低減することができる。一方、密閉容器2内の圧力が5.0×10Paより小さくなるように減圧しても、フッ化ケイ素の揮発除去効果をそれ以上高める効果が小さくなる。したがって、減圧工程で密閉容器2内を上記のような範囲内で減圧することより、フッ化ケイ素の揮発除去を非常に効率的に行うことができるようになり、分析用試料の調整を短時間で行うことができる。 At this time, in the decompression step, the inside of the sealed container 2 is decompressed to 5.0 × 10 2 Pa or more and less than 1.0 × 10 5 Pa, particularly 1.0 × 10 3 Pa or more and 5.0 × 10 3 Pa or less. Is preferred. Thus, by reducing the pressure in the sealed container 2 to less than 1.0 × 10 5 Pa, particularly 1.0 × 10 3 Pa or more and 5.0 × 10 3 Pa or less, the volatilization removal of the silicon fluoride is greatly reduced. Therefore, silicon fluoride in the analysis sample can be sufficiently reduced. On the other hand, even if the pressure in the sealed container 2 is reduced so as to be smaller than 5.0 × 10 2 Pa, the effect of further enhancing the volatilization removing effect of silicon fluoride is reduced. Therefore, by reducing the pressure in the sealed container 2 within the above-described range in the pressure reducing step, it becomes possible to perform the volatilization removal of the silicon fluoride very efficiently, and the analysis sample can be adjusted in a short time. Can be done.

このように、本発明の分析用試料の調整方法によりシリコン単結晶片等の半導体試料を分解して分析用試料を調整することによって、加圧工程で半導体試料と分解用ガスとを反応させることにより十分な分解能力で半導体試料の分解を行うことができ、その後減圧工程において加圧工程で生成されたフッ化ケイ素を効率的に揮発除去させることができるため、簡便に分析試料中のフッ化ケイ素を低減することが可能となり、金属不純物の分析を行うのに非常に適した分析用試料を安定して調整することができる。   As described above, the semiconductor sample and the decomposing gas are reacted in the pressurizing step by decomposing the semiconductor sample such as a silicon single crystal piece and adjusting the analytical sample by the method for preparing the analytical sample of the present invention. The semiconductor sample can be decomposed with sufficient decomposition capability, and the silicon fluoride generated in the pressurization step can be efficiently volatilized and removed in the depressurization step. It is possible to reduce silicon, and it is possible to stably prepare an analytical sample that is very suitable for analyzing metal impurities.

特に、本発明によれば、上記のシリコン単結晶片等のようなシリコンからなる半導体試料を十分な分解能力で分解して分析用試料を調整することができるため、調整された分析用試料中のシリコン濃度を容易に10ppb以下となるようにすることができる。   In particular, according to the present invention, since a semiconductor sample made of silicon such as the above-mentioned silicon single crystal piece can be decomposed with sufficient decomposition capability, an analytical sample can be prepared. The silicon concentration can be easily reduced to 10 ppb or less.

さらに、本発明の分析用試料の調整方法では、半導体試料を密閉容器内のボートに載置して試料のセット(図2の工程A)を行った後、例えば分解する半導体試料の重さに応じて、上記の加圧工程(図2の工程B)及び減圧工程(図2の工程C)を交互に複数回繰り返して行うことができる。   Furthermore, in the method for preparing an analytical sample of the present invention, the semiconductor sample is placed on a boat in an airtight container and the sample is set (step A in FIG. 2). Accordingly, the pressurization step (step B in FIG. 2) and the pressure reduction step (step C in FIG. 2) can be alternately repeated a plurality of times.

このように加圧工程及び減圧工程を交互に複数回、例えば2回〜10回程度繰り返して行うことにより、半導体試料を所望の量(重量)まで容易に分解することができる。したがって、例えば比較的大きな半導体試料から分析用試料を調整する場合であっても、半導体試料を完全に分解させることが可能となるので、例えば従来では困難とされていたウエーハのバルク部における金属不純物の分析も容易に行うことができるようになる。   In this way, by repeatedly performing the pressurizing step and the depressurizing step a plurality of times, for example, about 2 to 10 times, the semiconductor sample can be easily decomposed to a desired amount (weight). Therefore, for example, even when an analytical sample is prepared from a relatively large semiconductor sample, the semiconductor sample can be completely decomposed. For example, metal impurities in the bulk portion of a wafer, which has been conventionally difficult, can be obtained. Analysis can be easily performed.

さらに、加圧工程及び減圧工程を交互に複数回繰り返して分析用試料の調整を行う場合、減圧工程でフッ化ケイ素を揮発除去できるだけでなく、加圧工程での半導体試料と分解用ガスとの反応により生じる水分を除去することができる。通常、半導体試料の分解において試料と分解用ガスとの反応が進行していくと水分が生じ、この水分が試料を載置しているボート内に凝集すると半導体試料の分解反応が抑制されるという問題があった。しかしながら、本発明では、上記のように加圧工程及び減圧工程を交互に複数回繰り返すことにより、加圧工程の反応で生じた水分を減圧工程で密閉容器内の排気を行うことによって除去することができるため、水分凝集によって半導体試料と分解用ガスとの反応が抑制されることなく、効率的かつ効果的に半導体試料の分解を行うことができる。   Furthermore, when adjusting the sample for analysis by alternately repeating the pressurization step and the depressurization step multiple times, not only can the silicon fluoride be volatilized and removed in the depressurization step, but also between the semiconductor sample and the decomposition gas in the pressurization step. Water generated by the reaction can be removed. Normally, when the reaction between the sample and the gas for decomposition proceeds in the decomposition of the semiconductor sample, moisture is generated. If this moisture aggregates in the boat on which the sample is placed, the decomposition reaction of the semiconductor sample is suppressed. There was a problem. However, in the present invention, by repeating the pressurization step and the depressurization step a plurality of times alternately as described above, moisture generated by the reaction of the pressurization step is removed by exhausting the sealed container in the depressurization step. Therefore, the semiconductor sample can be efficiently and effectively decomposed without suppressing the reaction between the semiconductor sample and the decomposition gas due to moisture aggregation.

そして、本発明では、上記本発明の分析用試料の調整方法によって半導体試料から分析用試料を調整した後、その分析用試料を分析することによって半導体試料の不純物分析を行う半導体試料の分析方法を提供することができる。   In the present invention, there is provided a semiconductor sample analysis method for analyzing an impurity of a semiconductor sample by adjusting the analysis sample from the semiconductor sample by the analysis sample preparation method of the present invention and then analyzing the analysis sample. Can be provided.

以下、本発明の半導体試料の分析方法について、図2のフロー図を参照しながら具体的に説明する。
本発明の半導体試料の分析方法では、例えばシリコン単結晶片の不純物分析を行う場合、先ず上記で説明した半導体試料のセット(図2の工程A)、加圧工程(図2の工程B)、減圧工程(図2の工程C)を順に行って半導体試料から分析用試料を調整する。このようなシリコン単結晶片の分析を行う場合、例えばボートに載置したシリコン単結晶片が完全に分解しているかを目視等で確認することが好ましい。
Hereinafter, the semiconductor sample analysis method of the present invention will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.
In the semiconductor sample analysis method of the present invention, for example, when impurity analysis of a silicon single crystal piece is performed, first, the above-described set of semiconductor samples (step A in FIG. 2), pressurization step (step B in FIG. 2), The depressurization step (step C in FIG. 2) is sequentially performed to prepare the analysis sample from the semiconductor sample. When analyzing such a silicon single crystal piece, it is preferable to visually check, for example, whether or not the silicon single crystal piece placed on the boat is completely decomposed.

シリコン単結晶片を完全に分解して分析用試料を調整した後、ボートから分析用試料を回収せずに、直接ボートに溶解液を加えて分析用試料を溶解する(図2の工程D)。このとき、溶解液として例えば2〜5質量%の硝酸、またはフッ酸と硝酸と水の混合溶液などを用いることができ、このような溶解液を試料の重量や分析装置の感度に応じて適量添加するが、例えば50〜200μl程度ボートに添加することによって分析用試料を溶解することができる。   After the silicon single crystal piece is completely decomposed to prepare the analysis sample, the analysis sample is dissolved by adding the solution directly to the boat without collecting the analysis sample from the boat (step D in FIG. 2). . At this time, for example, 2 to 5% by mass of nitric acid or a mixed solution of hydrofluoric acid, nitric acid, and water can be used as the dissolving solution, and an appropriate amount of such a dissolving solution can be used according to the weight of the sample and the sensitivity of the analyzer. Although it adds, for example, the sample for analysis can be melt | dissolved by adding about 50-200 microliters to a boat.

そして、このように溶解した分析用試料をボートごと分析装置にセットして、ICP−MS法、特にETV−ICP−MS法等によって分析する(図2の工程E)。
このようにして分析用試料の分析を行うことによって、試料中に含有されているFe,Ni,Cr等の重金属を高精度にかつ安定して検出することができる。
Then, the analytical sample dissolved in this way is set in the analyzer together with the boat, and analyzed by the ICP-MS method, particularly the ETV-ICP-MS method (step E in FIG. 2).
By analyzing the sample for analysis in this way, heavy metals such as Fe, Ni, and Cr contained in the sample can be detected with high accuracy and stability.

このように本発明の半導体試料の分析方法によれば、試料中のフッ化ケイ素が低減され、かつ外部からの汚染が抑制された分析用試料を分析することができるので、半導体試料に存在する金属不純物の分析を高感度かつ高精度に行うことができる。   As described above, according to the method for analyzing a semiconductor sample of the present invention, an analysis sample in which silicon fluoride in the sample is reduced and contamination from the outside is suppressed can be analyzed. Metal impurities can be analyzed with high sensitivity and high accuracy.

特に、本発明では、分析用試料の分析を行う際に、溶解した分析用試料をボートごと分析装置にセットして分析用試料を分析するため、例えば従来行われているような分解用試料を回収液に溶解して回収するといった回収作業を省略して分析用試料の分析を行うことができる。したがって、従来に比べて作業者への負担を大幅に軽減できるとともに、分析工程が簡略化するため分析用試料の調整後に生じる外部からの汚染の危険性を小さくすることができるので、半導体試料の不純物分析をより一層高精度に行うことが可能となる。   In particular, in the present invention, when analyzing an analysis sample, the dissolved analysis sample is set together with the boat in the analyzer to analyze the analysis sample. For example, a conventional decomposition sample is used. The analysis sample can be analyzed by omitting the recovery operation of dissolving and recovering in the recovery liquid. Therefore, the burden on the operator can be greatly reduced as compared with the conventional case, and the risk of external contamination that occurs after adjustment of the analysis sample can be reduced because the analysis process is simplified. Impurity analysis can be performed with higher accuracy.

尚、本発明では、必ずしも上記のようにボートに溶解液を直接加えて溶解した後、ボートごと分析用試料の分析を行う必要はなく、例えば分析対象となる半導体試料の形状や寸法等に応じて、回収液を用いてボートから分析用試料を回収した後に、その回収した分析用試料を用いて不純物分析を行うこともできる。   In the present invention, it is not always necessary to analyze the sample for analysis for each boat after the dissolution solution is directly added to the boat as described above. For example, according to the shape and size of the semiconductor sample to be analyzed. Then, after the analysis sample is recovered from the boat using the recovery solution, the impurity analysis can be performed using the recovered analysis sample.

さらに、本発明の半導体試料の分析方法によれば、分析用試料を調整する際に前記のように加圧工程及び減圧工程を交互に複数回繰り返して行うことにより、半導体試料を所望の量まで容易に分解することができるため、例えば従来では困難とされていたウエーハのバルク部における金属不純物の分析も容易に行うことができるようになる。   Furthermore, according to the method for analyzing a semiconductor sample of the present invention, when the sample for analysis is prepared, as described above, the pressurizing step and the depressurizing step are alternately repeated a plurality of times, so that the semiconductor sample is reduced to a desired amount. Since it can be easily decomposed, for example, analysis of metal impurities in the bulk portion of the wafer, which has been difficult in the past, can be easily performed.

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例)
本発明の分析用試料の調整方法における半導体試料の分解能力を調べるために、図1に示した分析用試料の調整装置1を用いて以下のような実験を行った。尚、この分析用試料の調整装置1において、密閉容器2として密閉容器本体2aと密閉容器蓋体2bに分離可能で、直径230mm×高さ250mm、厚肉約10mmの円筒形状のもの使用した。また、2つのガス発生装置12には、それぞれ50質量%のフッ酸と70質量%の硝酸を封入した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to these.
(Example)
In order to investigate the decomposition ability of the semiconductor sample in the analytical sample preparation method of the present invention, the following experiment was conducted using the analytical sample preparation apparatus 1 shown in FIG. In this analytical sample preparation apparatus 1, a cylindrical container having a diameter of 230 mm × a height of 250 mm and a thickness of about 10 mm, which can be separated into a sealed container body 2 a and a sealed container lid 2 b as a sealed container 2, was used. Moreover, 50 mass% hydrofluoric acid and 70 mass% nitric acid were enclosed in the two gas generators 12, respectively.

今回の実験では、半導体試料として重さが0.3g、0.5g、1.0g、1.5g、2.0gの5種類のシリコン単結晶片を用意した。
先ず、重さが0.3gのシリコン単結晶片を分解して分析用試料を調整するために、シリコン単結晶片をボート本体11に載置した後、Oリング9を介して密閉容器蓋体2bを密閉容器本体2aに螺合することによって、シリコン単結晶片を分析用試料の調整装置1にセットした。
In this experiment, five types of silicon single crystal pieces having a weight of 0.3 g, 0.5 g, 1.0 g, 1.5 g, and 2.0 g were prepared as semiconductor samples.
First, in order to disassemble a silicon single crystal piece having a weight of 0.3 g and prepare a sample for analysis, the silicon single crystal piece is placed on the boat body 11, and then a sealed container lid through an O-ring 9. The silicon single crystal piece was set in the sample preparation apparatus 1 for analysis by screwing 2b into the sealed container body 2a.

次に、密閉容器2内を一旦ドライポンプ6で4.0×10Paまで減圧した後、ガス導入管4からHFガスとHNOガスからなる分解用ガスを導入して2.0×10Paに加圧するとともに、加熱手段7でシリコン単結晶片を80℃に加熱して20分間保持することによって加圧工程を行った。その後、分解用ガスの導入を止め、排気手段6を用いて密閉容器2内を4.0×10Paに減圧することにより減圧工程を行った。 Next, after the inside of the sealed container 2 is once depressurized to 4.0 × 10 3 Pa with the dry pump 6, a decomposition gas composed of HF gas and HNO 3 gas is introduced from the gas introduction pipe 4 to 2.0 × 10 6. While pressurizing to 5 Pa, the pressing step was performed by heating the silicon single crystal piece to 80 ° C. with the heating means 7 and holding it for 20 minutes. Thereafter, the introduction of the decomposition gas was stopped, and the pressure reducing step was performed by reducing the pressure in the sealed container 2 to 4.0 × 10 3 Pa using the exhaust means 6.

そして、上記のように加圧工程及び減圧工程を1回ずつ行った後、得られた分析用試料をフッ酸と硝酸と純水の混合液(3.8質量%のフッ酸:6.8質量%の硝酸:純水=1:1:3の混合比)を用いて溶解し、ICP発光分析法によって分析用試料中に存在するSiの濃度を測定した。   And after performing a pressurization process and a pressure reduction process once each as mentioned above, the obtained sample for analysis was mixed with hydrofluoric acid, nitric acid, and pure water (3.8 mass% hydrofluoric acid: 6.8). (Mix% of nitric acid: pure water = 1: 1: 3), and the concentration of Si present in the sample for analysis was measured by ICP emission analysis.

また、重さが0.5g、1.0g、1.5g、2.0gのシリコン単結晶片については、シリコン単結晶片を分析用試料の調整装置1にセットした後、上記と同条件の加圧工程及び減圧工程をそれぞれ3回、5回、7回、10回と繰り返して行うことによって分析用試料を調整した。そして、得られた各分析用試料をフッ酸と硝酸と純水の混合液(3.8質量%のフッ酸:6.8質量%の硝酸:純水=1:1:3の混合比)を用いて溶解し、ICP発光分析法によって分析用試料中に存在するSiの濃度を測定した。   For silicon single crystal pieces having a weight of 0.5 g, 1.0 g, 1.5 g, and 2.0 g, the silicon single crystal pieces are set in the analytical sample adjusting device 1 and then subjected to the same conditions as above. The sample for analysis was prepared by repeating the pressurizing step and the depressurizing step three times, five times, seven times, and ten times, respectively. Then, each of the obtained samples for analysis was mixed with hydrofluoric acid, nitric acid and pure water (3.8 mass% hydrofluoric acid: 6.8 mass% nitric acid: pure water = 1: 1: 3 mixing ratio). Then, the concentration of Si present in the sample for analysis was measured by ICP emission spectrometry.

その結果、重量の異なる上記5種類のシリコン単結晶片から調整した分析用試料中に存在するSiの濃度は、いずれも検出下限である10ppb(0.01ppm)未満であることがわかった。尚、以下の表1に、シリコン単結晶片の重量、及び、その単結晶片を分解するために加圧工程及び減圧工程を繰り返した回数を示す。さらに、再現性を確認するために、上記と同様の実験を複数回行って、分析用試料中に存在するSiの濃度を測定した結果、分析用試料中に存在するSiの濃度は何れも0.01ppm未満であることが確認された。   As a result, it was found that the concentration of Si present in the analytical sample prepared from the above-mentioned five types of silicon single crystal pieces with different weights was less than 10 ppb (0.01 ppm), which is the lower limit of detection. Table 1 below shows the weight of the silicon single crystal piece and the number of times that the pressurizing step and the depressurizing step were repeated in order to decompose the single crystal piece. Furthermore, in order to confirm reproducibility, the same experiment as described above was performed a plurality of times, and the concentration of Si present in the analytical sample was measured. As a result, the concentration of Si present in the analytical sample was all zero. It was confirmed to be less than 0.01 ppm.

Figure 2005326219
Figure 2005326219

次に、上記と同様にして調整した各分析用試料について、溶解液として5質量%の硝酸をそれぞれ約50μlずつボートに直接加え、これをICP−MS法により分析してシリコン単結晶片の不純物分析を行った。その結果、いずれの試料においてもフッ化ケイ素によるノイズが見られず、重金属の高精度の分析が可能であった。また、2gの結晶片の分析も容易に行うことができ、本発明の半導体試料の分析方法によれば、結晶バルク部の分析も容易かつ高精度に行うことができることが判った。   Next, for each analytical sample prepared in the same manner as described above, about 50 μl each of 5% by mass of nitric acid was directly added to the boat as a solution, and this was analyzed by ICP-MS method to analyze impurities of silicon single crystal pieces. Analysis was carried out. As a result, no noise due to silicon fluoride was observed in any sample, and high-precision analysis of heavy metals was possible. In addition, it was found that 2 g crystal pieces can be easily analyzed, and according to the semiconductor sample analysis method of the present invention, the crystal bulk portion can be easily analyzed with high accuracy.

(比較例)
上記実施例と同様に、半導体試料として重さが0.3g、0.5g、1.0g、1.5g、2.0gの5種類のシリコン単結晶片を用意した。
これら5種類のシリコン単結晶片を従来使用されている図3に示すような調整装置31を用いて分解することにより分析用試料を調整した。この従来の調整装置31は、密閉容器本体32aと密閉容器蓋体32bからなる密閉容器32と、半導体試料33を載置する試料載置部34と、密閉容器32を加温する加熱手段36とを具備するものである。
(Comparative example)
As in the above example, five types of silicon single crystal pieces having a weight of 0.3 g, 0.5 g, 1.0 g, 1.5 g, and 2.0 g were prepared as semiconductor samples.
These five types of silicon single crystal pieces were decomposed using a conventionally used adjusting device 31 as shown in FIG. 3 to prepare a sample for analysis. The conventional adjustment device 31 includes a sealed container 32 including a sealed container body 32a and a sealed container lid 32b, a sample placement unit 34 for placing a semiconductor sample 33, and a heating unit 36 for heating the sealed container 32. It comprises.

先ず、密閉容器本体32a内に、フッ酸と硝酸との混合物からなる試料分解溶液35を貯留保持し、また試料分解溶液35の上部に設置されている試料載置部34内にシリコン単結晶片33を載置した後、密閉容器蓋体32bを閉容器本体32aに螺合した。次に、加熱手段36で密閉容器32を150℃に加温して20時間保持した。この密閉容器32の加温により、試料分解溶液35を気化させて密閉容器の内部空間にHF−HNO蒸気を対流させ、HF−HNO蒸気とシリコン単結晶片33とを接触させることによってシリコン単結晶片33の分解を行い、分析用試料を調整した。 First, a sample decomposition solution 35 made of a mixture of hydrofluoric acid and nitric acid is stored and held in the sealed container main body 32a, and a silicon single crystal piece is placed in the sample mounting portion 34 installed above the sample decomposition solution 35. After placing 33, the sealed container lid 32b was screwed into the closed container body 32a. Next, the sealed container 32 was heated to 150 ° C. by the heating means 36 and held for 20 hours. By heating the sealed container 32, the silicon by vaporizing sample digestion solution 35 is convection HF-HNO 3 vapor in the internal space of the sealed container, contacting the HF-HNO 3 vapor and silicon single-crystal piece 33 The single crystal piece 33 was decomposed to prepare a sample for analysis.

そして、このようにして調整した分析用試料を、上記実施例と同様に、フッ酸と硝酸と純水の混合液(3.8質量%のフッ酸:6.8質量%の硝酸:純水=1:1:3の混合比)を用いて溶解し、ICP発光分析法によって分析用試料中に存在するSiの濃度を測定した。   Then, the analytical sample thus prepared was mixed with hydrofluoric acid, nitric acid and pure water (3.8% by mass hydrofluoric acid: 6.8% by mass nitric acid: pure water) in the same manner as in the above example. = 1: 1: 3), and the concentration of Si present in the sample for analysis was measured by ICP emission spectrometry.

以上の実験を複数回行い、比較例で調整した各分析用試料におけるSi濃度を測定した結果の平均を、上記実施例で測定したSiの濃度の測定結果とともに図4に示す。
図4に示したように、本発明によって調整された分析用試料中のSi濃度は、何れも前記のように検出下限である10ppb(0.01ppm)未満であった。この結果から、本発明によれば、シリコン単結晶片の重さに応じて加圧工程及び減圧工程を繰り返す回数を変えることにより、シリコン単結晶片を十分な分解能力で完全に分解することができることがわかる。一方、比較例の場合、シリコン単結晶片の重量が大きくなるにつれて、分析用試料中に残存しているSi濃度が高くなっており、Siの分解を完全に行うことができなかったことがわかる。
FIG. 4 shows the average of the results of measuring the Si concentration in each analytical sample prepared in the comparative example by performing the above experiment a plurality of times together with the measurement results of the Si concentration measured in the above example.
As shown in FIG. 4, the Si concentration in the analytical sample prepared according to the present invention was less than 10 ppb (0.01 ppm), which is the lower limit of detection as described above. From this result, according to the present invention, the silicon single crystal piece can be completely decomposed with sufficient decomposition ability by changing the number of times of repeating the pressurizing step and the decompression step according to the weight of the silicon single crystal piece. I understand that I can do it. On the other hand, in the case of the comparative example, as the weight of the silicon single crystal piece increases, the Si concentration remaining in the sample for analysis increases and it can be seen that the decomposition of Si could not be performed completely. .

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
例えば、上記では主に半導体試料としてシリコン単結晶片を用いる場合を例に挙げて説明を行っているが、本発明はこれに限定されず、例えばシリコン多結晶片、シリコン単結晶ウエーハ、化合物半導体ウエーハ等を用いる場合にも同様に適用することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is merely an example, and the present invention has the same configuration as that of the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
For example, in the above description, the case where a silicon single crystal piece is mainly used as a semiconductor sample is described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, a silicon polycrystalline piece, a silicon single crystal wafer, a compound semiconductor The same applies to the case of using a wafer or the like.

本発明の分析用試料の調整装置の構成を概略的に示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows roughly the structure of the preparation apparatus of the sample for analysis of this invention. 本発明における分析用試料の調整方法及び半導体試料の分析方法の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the adjustment method of the sample for analysis in this invention, and the analysis method of a semiconductor sample. 従来の調整装置の構成を概略的に示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows schematically the structure of the conventional adjustment apparatus. 実施例及び比較例において分析用試料中のSi濃度を測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured Si concentration in a sample for analysis in an example and a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

1…分析用試料の調整装置、 2…密閉容器、
2a…密閉容器本体、 2b…密閉容器蓋体、
3…ボート、 4…ガス導入管、
4a…HFガス用ガス導入管、 4b…HNOガス用ガス導入管
5…圧力調節バルブ、 6…排気手段(ドライポンプ)、
7…加熱手段、 8…螺合部、 9…Oリング、
10…ボート支持体、 11…ボート本体、 12…ガス発生装置、
13…キャリアガスボンベ、 14…流量調節バルブ、 15…フッ素樹脂製の容器、
16…フッ酸、 17…硝酸、 18…溶液加熱手段、 19…排気管、
20…排気側圧力調整バルブ、
31…調整装置、 32…密閉容器、
32a…密閉容器本体、 32b…密閉容器蓋体、
33…半導体試料(シリコン単結晶片)、 34…試料載置部、
35…試料分解溶液、 36…加熱手段。
1 ... Analytical sample preparation device, 2 ... Sealed container,
2a: closed container body, 2b: closed container lid,
3 ... boat, 4 ... gas inlet pipe,
4a ... Gas introduction pipe for HF gas, 4b ... Gas introduction pipe for HNO 3 gas, 5 ... Pressure control valve, 6 ... Exhaust means (dry pump),
7 ... heating means, 8 ... screwing part, 9 ... O-ring,
10 ... boat support, 11 ... boat body, 12 ... gas generator,
13 ... Carrier gas cylinder, 14 ... Flow control valve, 15 ... Fluororesin container,
16 ... hydrofluoric acid, 17 ... nitric acid, 18 ... solution heating means, 19 ... exhaust pipe,
20: Exhaust side pressure adjustment valve,
31 ... adjustment device, 32 ... sealed container,
32a ... Sealed container body, 32b ... Sealed container lid,
33 ... Semiconductor sample (silicon single crystal piece), 34 ... Sample mounting part,
35 ... Sample decomposition solution, 36 ... Heating means.

Claims (16)

半導体試料を分解して分析用試料を調整する調整装置であって、少なくとも、前記半導体試料を投入して分解を行う密閉容器と、該密閉容器内に設置された前記半導体試料を載置するボートと、前記密閉容器内に半導体試料を分解するための分解用ガスを導入するガス導入管と、前記密閉容器内に導入する分解用ガスの圧力を調節する圧力調節バルブと、前記密閉容器内を排気して減圧する排気手段と、前記密閉容器内の半導体試料を加熱する加熱手段とを具備することを特徴とする分析用試料の調整装置。   An adjustment device for disassembling a semiconductor sample to adjust an analysis sample, at least a sealed container in which the semiconductor sample is charged and decomposed, and a boat on which the semiconductor sample installed in the sealed container is placed A gas introduction pipe for introducing a decomposition gas for decomposing the semiconductor sample into the sealed container, a pressure control valve for adjusting the pressure of the decomposition gas introduced into the sealed container, and the inside of the sealed container An apparatus for adjusting an analytical sample, comprising: exhaust means for exhausting and depressurizing; and heating means for heating the semiconductor sample in the sealed container. 前記密閉容器の内壁がフッ素樹脂またはフッ素樹脂でコートされたものであることを特徴とする請求項1に記載の分析用試料の調整装置。   2. The analytical sample preparation apparatus according to claim 1, wherein an inner wall of the sealed container is coated with fluororesin or fluororesin. 前記ボートが白金からなるものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の分析用試料の調整装置。   3. The analytical sample preparation apparatus according to claim 1, wherein the boat is made of platinum. 前記排気手段がドライポンプであることを特徴とする請求項1ないし請求項3の何れか一項に記載の分析用試料の調整装置。   4. The analytical sample preparation apparatus according to claim 1, wherein the exhaust means is a dry pump. 前記加熱手段がヒーターまたはホットプレートであることを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れか一項に記載の分析用試料の調整装置。   The analytical sample preparation apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the heating means is a heater or a hot plate. 半導体試料を分解して分析用試料を調整する方法において、前記半導体試料を密閉容器内に設置されたボートに載置した後、該半導体試料を加熱するとともに前記密閉容器内に分解用ガスを導入して加圧して保持する加圧工程と、該加圧工程後に密閉容器内を排気して減圧する減圧工程とを行うことによって分析用試料を調整することを特徴とする分析用試料の調整方法。   In a method of preparing a sample for analysis by decomposing a semiconductor sample, the semiconductor sample is placed on a boat installed in a sealed container, and then the semiconductor sample is heated and a decomposition gas is introduced into the sealed container And adjusting the analytical sample by performing a pressurizing step for pressurizing and holding, and a depressurizing step for evacuating and depressurizing the inside of the sealed container after the pressurizing step. . 前記加圧工程では、前記密閉容器の排気を行わずに該密閉容器内に導入する分解用ガスの圧力を調節することによって加圧を行い、また、前記減圧工程では、分解用ガスの導入を止め、排気手段を用いて前記密閉容器の排気を行うことによって減圧を行うことを特徴とする請求項6に記載の分析用試料の調整方法。   In the pressurizing step, pressurization is performed by adjusting the pressure of the decomposition gas introduced into the closed vessel without exhausting the closed vessel, and in the depressurizing step, introduction of the decomposition gas is performed. The method for preparing an analytical sample according to claim 6, wherein decompression is performed by stopping and exhausting the sealed container using an exhaust means. 前記加圧工程で、前記密閉容器内を1.0×10Paより高く5.0×10Pa以下に加圧することを特徴とする請求項6または請求項7に記載の分析用試料の調整方法。 8. The analytical sample according to claim 6, wherein in the pressurizing step, the inside of the sealed container is pressurized to higher than 1.0 × 10 5 Pa and lower than 5.0 × 10 5 Pa. 9. Adjustment method. 前記減圧工程で、前記密閉容器内を5.0×10Pa以上1.0×10Pa未満に減圧することを特徴とする請求項6ないし請求項8の何れか一項に記載の分析用試料の調整方法。 The analysis according to any one of claims 6 to 8, wherein, in the decompression step, the inside of the sealed container is decompressed to 5.0 x 10 2 Pa or more and less than 1.0 x 10 5 Pa. Method for preparing a sample. 前記半導体試料を密閉容器内のボートに載置した後、前記加圧工程及び減圧工程を交互に複数回繰り返して行うことを特徴とする請求項6ないし請求項9の何れか一項に記載の分析用試料の調整方法。   10. The method according to claim 6, wherein after the semiconductor sample is placed on a boat in an airtight container, the pressurization step and the depressurization step are alternately repeated a plurality of times. Preparation method of sample for analysis. 前記半導体試料をシリコンからなるものとすることを特徴とする請求項6ないし請求項10の何れか一項に記載の分析用試料の調整方法。   11. The analytical sample preparation method according to claim 6, wherein the semiconductor sample is made of silicon. 前記調整された分析用試料中のシリコン濃度が10ppb以下となるようにすることを特徴とする請求項11に記載の分析用試料の調整方法。   12. The method for preparing an analytical sample according to claim 11, wherein the silicon concentration in the adjusted analytical sample is 10 ppb or less. 前記分解用ガスを、HFガスとHNOガスからなるものとすることを特徴とする請求項6ないし請求項12の何れか一項に記載の分析用試料の調整方法。 The method for preparing an analytical sample according to any one of claims 6 to 12, wherein the decomposition gas is composed of HF gas and HNO 3 gas. 請求項6ないし請求項13の何れか一項に記載の分析用試料の調整方法によって半導体試料から分析用試料を調整した後、該分析用試料を分析することによって、前記半導体試料の不純物分析を行うことを特徴とする半導体試料の分析方法。   The sample for analysis is adjusted from the semiconductor sample by the method for preparing the sample for analysis according to any one of claims 6 to 13, and then the impurity analysis of the semiconductor sample is performed by analyzing the sample for analysis. A method for analyzing a semiconductor sample, comprising: 前記分析用試料を分析する際に、前記ボートに分析用試料を溶解するための溶解液を加えた後、該ボートごと分析用試料の分析を行うことを特徴とする請求項14に記載の半導体試料の分析方法。   15. The semiconductor according to claim 14, wherein when analyzing the analysis sample, the analysis sample is analyzed together with the boat after adding a solution for dissolving the analysis sample to the boat. Sample analysis method. 前記分析用試料の分析をICP−MS法により行って前記半導体試料の不純物分析を行うことを特徴とする請求項14または請求項15に記載の半導体試料の分析方法。   16. The method for analyzing a semiconductor sample according to claim 14, wherein the analysis of the sample for analysis is performed by an ICP-MS method to perform impurity analysis of the semiconductor sample.
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