(57)【要約】【課題】被膜を有機物からなるフィルム上に成膜した後、被膜を構成する元素および被膜中の不純物元素濃度を、煩雑な前処理を行うことなく、安価で迅速かつ高感度に測定する薄膜の評価方法を提供する。【解決手段】有機物からなるフィルム上に無機物の被膜を成膜した後、被膜をフィルムとともに有機アルカリ溶液を用いて分解し、さらに酸を加えて残留物を分解することによって得られた溶液中の被膜を構成する元素および被膜中に含まれる不純物元素濃度を測定する。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物からなるフィルム上に無機物の被膜を成膜した後、被膜をフィルムとともに有機アルカリ溶液を用いて分解し、さらに酸を加えて残留物を分解することによって得られた溶液中の被膜を構成する元素および被膜中に含まれる不純物元素濃度を測定することを特徴とする薄膜の評価方法。
【請求項２】
有機物からなるフィルムがポリイミドフィルムであることを特徴とする請求項１記載の薄膜の評価方法。
【請求項３】
有機アルカリ溶液が水酸化テトラメチルアンモニウムであることを特徴とする請求項１記載の薄膜の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無機物の被膜を有機物からなるフィルム上に成膜した後、被膜を構成する元素および被膜中の不純物元素濃度を、煩雑な前処理を行うことなく迅速かつ高感度に測定する薄膜の評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体分野の急速な成長に伴い、様々な特性を有する薄膜に対する要求が著しく増加している。特に、半導体部品の超小型化に伴い、薄膜自身が有する機能をより高機能、高精度化する研究が精力的に進められている。この様な現状の中、特性を改善、維持する上で重要なのが被膜組成と不純物元素濃度の評価であるが、その評価方法には様々な問題があった。
【０００３】
従来、無機物の被膜組成あるいは不純物元素濃度の評価としては、高純度の金属や金属酸化物からなる基板上に、被膜をスパッタ法等の成膜手法で形成させた後、硝酸や塩酸、硫酸等の各種酸を用いて基板と被膜を同時に、あるいは被膜のみを分解し、得られた溶液中の各種元素を誘導結合プラズマ発光分析装置（以下、ＩＣＰ−ＡＥＳという）等を用いて測定する方法が一般的であった。
【０００４】
この方法によれば、被膜の評価を容易に実施することが可能であるが、使用する基板に評価対象となる元素が含有されていないことが絶対条件となる。被膜のみを分解した場合でも、その元素濃度が低いと、基板からのコンタミネーションの影響で正確な評価が困難となる。したがって、被膜の構成元素が多種であった場合や多種の不純物元素を評価する場合には、基板の選択が困難となることがあった。さらに基板となる高純度の金属や金属酸化物は高価であり、コスト面においても課題があった。
【０００５】
また、被膜の構成元素や不純物元素が珪素酸化物や窒化物等であった場合、それら化合物は上述の酸に対して安定であるため、完全に溶液化することが困難であった。酸として弗化水素酸を用いればそれら珪素化合物を分解することは可能であるが、この場合、弗素イオンを過剰のほう酸を加えてマスクキングし、七モリブデン酸六アンモニウムを加えてモリブド珪酸を生成させ、さらに硫酸とアミノナフトールスルホン酸を加えることによって呈色したモリブド珪酸青の吸光度を測定する必要があった（非特許文献１）。
【０００６】
さらに共存物質の影響がある場合は、弗素イオンをほう酸でマスキングした後に溶媒抽出法によって珪素を分離する必要があり、一連の操作が長く、使用する試薬も多いことから微量珪素の評価方法としては不適切であった。弗化水素酸を使用しない方法としては、炭酸ナトリウム等の水酸化アルカリを融剤として用い、基板と被膜を融解するアルカリ融解法があるが、この方法では、融剤に不純物として含まれる珪素が無視できなく、微量珪素の評価方法として適用することは困難であった。珪素を含有しない高純度の水酸化アルカリとしては、有機物からなる水酸化テトラメチルアンモニム（以下、ＴＭＡＨという）等があるが、この応用例は生体試料の分解が一般的であり（非特許文献２）、被膜中の珪素濃度の評価に用いられた例はない。
【０００７】
以上のような現状から、多種の元素に対応可能な安価な基板の選択および珪素化合物を含む被膜の容易かつ高感度な評価方法の開発が望まれていた。
【０００８】
【非特許文献１】
ＪＩＳ  Ｈ１６８２  タンタル−珪素定量方法
【非特許文献２】
田村久恵，一瀬典夫，新井隆巳：日本分析化学会第３９年会講演要旨集，ｐ．４０（１９９０）．
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような現状に鑑み、本発明は、被膜を有機物からなるフィルム上に成膜した後、被膜を構成する元素および被膜中の不純物元素濃度を、煩雑な前処理を行うことなく、安価で迅速かつ高感度に測定する薄膜の評価方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決する本発明は、ポリイミド等の有機物からなるフィルム上に無機物の被膜を成膜した後、被膜をフィルムとともにＴＭＡＨ等からなる有機アルカリ溶液を用いて分解し、さらに酸を加えて残留物を分解することによって得られた溶液中の各種元素濃度を測定することを特徴とする薄膜の評価方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、珪素化合物は、ＴＭＡＨ等の有機アルカリによって分解することが可能であり、さらに有機物からなるフィルムも有機アルカリで容易に分解できることを見出した。また、有機物からなるフィルムは、従来使用していた高純度金属や金属酸化物からなる基板に比較して著しく安価であり、有機物からなるフィルムを基板として用いれば、従来の課題を一挙に解決できると考え本発明に至った。
【００１２】
本発明による薄膜の評価方法を述べると以下のようになる。
まず、基板となるフィルムを脱脂剤および超純水で十分に洗浄する。この際、フィルムおよび脱脂剤には評価の対象となる元素が含まれていないものを選択する。洗浄後、フィルム上に無機物の被膜を成膜するが、その成膜方法に制約はない。ただし、真空蒸着法等で成膜を行う場合は、輻射熱によってフィルムが変形する可能性があるため、その場合は、より耐熱性に優れるポリイミドフィルムを用いることが好ましい。また、化学的気相反応を利用したいわゆるＣＶＤ法による成膜では、反応炉温度によってはフィルムが変形する恐れがあるため、その温度には注意が必要である。
【００１３】
以上の方法によって成膜したフィルムを清浄なテフロン容器に移し入れた後、ＴＭＡＨ等の有機アルカリ溶液を加え、約１５０°Ｃで３０から６０分程度加熱して被膜およびフィルムを分解する。冷却後、残留物が確認された場合は、この溶液に硝酸あるいは塩酸等の酸を加えて約２００°Ｃで加熱し残留物を分解する。冷却後、水を加えて溶液量を一定の容量に合わせこれを試料溶液とする。
【００１４】
以上の方法で調製した試料溶液中の各種元素濃度を、ＩＣＰ−ＡＥＳ等の分析装置を用いて測定する。
【００１５】
【実施例】
本発明により、スパッタ法によって成膜した酸化インジウム膜中に含まれるインジウム、鉄、アルミニウム、クロムおよび珪素濃度の評価を行った。以下、実施例に基づき本発明を説明する。
【００１６】
（実施例１）
１００ｍｍ×１００ｍｍのポリイミドフィルム（東レ・デュポン株式会社製カプトンＥＮ１００）をトルエンで超音波洗浄した後、さらに超純水で洗浄した。
その後、ポリイミドフィルムをスパッタ装置のチャンバー内に固定し、排気後、酸化インジウムの被膜をポリイミドフィルム上に成膜した。次に、成膜したフィルムの中央部２０ｍｍ×２０ｍｍを切り出し、これを清浄なテフロン容器に移し入れ、２５ｗｔ％ＴＭＡＨ１０ｍｌを加えて約１５０°Ｃで４０分間加熱した。
残留物が確認されたため、冷却後、水１０ｍｌ、１４Ｎ硝酸５ｍｌおよび１２Ｎ塩酸５ｍｌを加えて約２００°Ｃで６０分間加熱し、残留物を完全に分解した。
冷却後、さらに水を加えて溶液量を５０ｍｌに合わせこれを試料溶液とした。なお、テフロン容器には、予めイットリウムを内標準元素として、その濃度が２ｍｇ／ｌとなるように添加した。
【００１７】
以上の操作によって得られた試料溶液中のインジウム、鉄、アルミニウム、クロムおよび珪素濃度を、ＩＣＰ−ＡＥＳ（セイコーインスツルメンツ株式会社製ＳＰＳ４０００）を用いて測定した。その結果、被膜中に含まれる各元素濃度は、インジウムが６５，６００μｇ、鉄が２．５μｇ、アルミニウムが１．５μｇ、クロムが３．５μｇ、珪素が５．５μｇであった。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、珪素を含む被膜中の多元素を、煩雑な前処理を行うことなく、より安価で迅速かつ高感度に評価する方法を提供することができる。