(57)【要約】【課題】シリコン基板の不純物分析をするために、基板の主表面をエッチングして基板を処理するときのエッチングの精度を向上し、高感度にシリコン基板の不純物を分析することができる基板処理装置およびシリコン基板の不純物分析方法を提供する。【解決手段】シリコン基板の不純物の分析に用いる基板処理装置であって、少なくとも、被処理基板を保持するステージと、エッチング溶液を貯留する容器と、前記エッチング溶液の蒸気を前記基板の主表面に局所的に噴射するノズルと、前記ノズルを前記基板の主表面に沿って移動する移動機構と、前記容器から前記ノズルに前記エッチング溶液の蒸気を供給するエッチングガス供給管とを備え、前記ノズルおよび／または前記エッチングガス供給管の外側周囲に前記エッチング溶液の蒸気を加熱するヒーターが設置されているものであることを特徴とする基板処理装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板の不純物の分析に用いる基板処理装置であって、少なくとも、被処理基板を保持するステージと、エッチング溶液を貯留する容器と、前記エッチング溶液の蒸気を前記基板の主表面に局所的に噴射するノズルと、前記ノズルを前記基板の主表面に沿って移動する移動機構と、前記容器から前記ノズルに前記エッチング溶液の蒸気を供給するエッチングガス供給管とを備え、前記ノズルおよび／または前記エッチングガス供給管の外側周囲に前記エッチング溶液の蒸気を加熱するヒーターが設置されているものであることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記ヒーターは、ラバーヒーターであることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記ステージは、被処理基板を加熱するヒーターを有す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に記載の基板処理装置。
【請求項４】
シリコン基板の不純物を分析する方法であって、少なくとも、エッチング溶液の蒸気をエッチングガス供給管を通じてノズルに供給させ、該ノズルから前記エッチング溶液の蒸気を噴射して前記基板の主表面をエッチングして前記基板をエッチングする処理をし、その後、前記処理した基板上に生成されたシリコン分解生成物を回収して含有不純物を分析する方法において、前記エッチング溶液の蒸気を前記エッチングガス供給管および／または前記ノズルの外側周囲に設置されているヒーターによって１００℃以上に加熱して、該加熱されたエッチング溶液の蒸気を前記基板の主表面に局所的に噴射して前記基板の主表面をエッチングして前記基板を処理することを特徴とするシリコン基板の不純物分析方法。
【請求項５】
前記基板を４０〜７０℃に加熱させて、前記基板の主表面をエッチングして前記基板を処理することを特徴とする請求項４に記載のシリコン基板の不純物分析方法。
【請求項６】
前記基板の主表面をエッチングして前記基板を処理することおよび前記処理した基板上に生成されたシリコン分解生成物を回収することを２回以上行い、前記基板の主表面から深さ方向の任意の領域における不純物を分析することを特徴とする請求項４または請求項５に記載のシリコン基板の不純物分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板中の微量な金属成分を分析するための基板処理装置及びシリコン基板の不純物分析方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体の基板として使用されているシリコン基板は、鉄・銅などの金属不純物が極微量でも存在すると半導体デバイスの電気特性に大きな影響を与えることが知られている。
このため、シリコン基板の表面の極微量の金属不純物や汚染分析の高感度な検出方法が必要であり、種々の分析する技術や装置等が提案されてきた。これらの技術のなかでも、気相分解法（ＶＰＤ：Ｖａｐｅｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）は特に高感度な検出方法として利用されている。
【０００３】
気相分解法（ＶＰＤ）は、シリコン基板の表面をフッ酸と硝酸を主成分とした混酸ガス等でエッチングを行うものである。エッチングにより、ゲル状のシリコン残渣物が発生して、このシリコン残渣物中にシリコン基板中の極微量の金属不純物が濃縮される。そして、このシリコン残渣物を酸溶液に溶かし出して、ＩＣＰ−ＭＳ測定器などで金属不純物の量を評価する技術である。
【０００４】
この気相分解法（ＶＰＤ）の代表的な分析技術や装置等として、密閉容器内に、珪素質物質と硝酸を収納する容器とフッ化水素酸を隔離状態で収納した後、密閉容器を加温し、硝酸とフッ化水素酸を蒸発させて硝酸リッチの酸蒸気を形成し、珪素質分析試料の表層をアンモニウム塩化合物として形成させることを特徴とする半導体試料の分解方法（例えば特許文献１参照）や、面を形成する第一層を持つ基板を処理するための基板処理装置であって、第一層を溶解可能な第一溶液の蒸気を基板の面にある局所に吹きつけることができる局所気相分解機器と、蒸気を吹きつける局所の位置である局所位置を基板の面に沿って相対移動させることができる局所位置移動機器とを備えることを特徴とする基板処理装置（例えば特許文献２参照）が開示されている。
【０００５】
一方、近年の半導体事業においては、多層構造の半導体の基板も製造されており、表層部ばかりでなく深さ方向における各層毎の極微量の金属不純物や汚染分析の高感度な検出方法が要望されるようになってきた。
【０００６】
そして、近年の高性能デバイスでは、多層構造の半導体の基板が開発されている。中でも、エピタキシャルウエーハが高速度、高耐圧などの特性が良好なために、特に利用が拡大してきている。このエピタキシャルウエーハはプライムウエーハ（基板層）をベースに、気相成長法（ＣＶＤ）などでシリコン単結晶薄膜（エピ層）を基板層の上に成長させて製造される。まず、プライムウエーハは、例えばチョクラルスキー法でシリコン単結晶インゴットを育成し、このインゴットをスライスして薄い円盤状に加工した後、面取り、ラッピング、エッチング、研磨等の種々の工程を経て仕上げられる。そして、このプライムウエーハを化学反応機（チャンバー）の中で１１００〜１２００℃に加熱し、シランガスを水素ガス中で熱分解することで、ベースの基板層よりも金属不純物などの含有量を減らした、高純度なシリコン単結晶薄膜を製造することが可能である。
なお、この時の基板層の抵抗率や、エピ層の抵抗率、厚みなどは各種の高性能デバイスの条件に応じて任意の組み合わせが選ばれている。
【０００７】
また、これらのエピタキシャルウエーハの特性では、基板層とエピ層の境界領域（界面）の影響が非常に大きい。エピタキシャルウエーハの特性が劣化するケースとしては、界面領域に応力が集中してミスフィット転位が発生することや、界面上部（エピ層下部の０．２〜０．５μｍの領域）に結晶格子不整合による遷移領域ができ、そこに基板層からのボロンなどのド−パントやＣｕなどの極微量の金属不純物が拡散することなどが知られている。
【０００８】
このために、シリコン基板を表層部ばかりでなく、深さ方向における各層毎の極微量の金属不純物や汚染分析の高感度な検出方法が要望されるようになってきた。このようなエピタキシャルウエーハの場合には、エッチングの量を０．１〜０．５μｍ程度のサブミクロン単位で平坦にコントロールすることが必要になってくる。
しかし、上記の分析方法や装置では、シリコンウエーハのエッチングの量とエッチング後のウエーハ表面の凹凸をサブミクロン単位でコントロールすることが困難であった。
【０００９】
【特許文献１】特許第３７５３８０５号公報
【特許文献２】特開２００５−３１１１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、シリコン基板の不純物分析をするために、基板の主表面をエッチングして基板を処理するときのエッチングの精度を向上し、高感度にシリコン基板の不純物を分析することができる基板処理装置およびシリコン基板の不純物分析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明では、シリコン基板の不純物の分析に用いる基板処理装置であって、少なくとも、被処理基板を保持するステージと、エッチング溶液を貯留する容器と、前記エッチング溶液の蒸気を前記基板の主表面に局所的に噴射するノズルと、前記ノズルを前記基板の主表面に沿って移動する移動機構と、前記容器から前記ノズルに前記エッチング溶液の蒸気を供給するエッチングガス供給管とを備え、前記ノズルおよび／または前記エッチングガス供給管の外側周囲に前記エッチング溶液の蒸気を加熱するヒーターが設置されているものであることを特徴とする基板処理装置を提供する（請求項１）。
【００１２】
このように、ノズルおよび／またはエッチングガス供給管の外側周囲にエッチング溶液の蒸気を加熱するヒーターが設置されているものであることで、エッチング溶液の蒸気をヒーターで加熱することができ、エッチングの反応時に発生するエッチング溶液中の水分を蒸発させることができる。そのため、シリコン基板の不純物分析をするために、気相エッチングにより処理された基板上に、水分がノズルの先端に付着し、凝集、落下することによりアバタ状の窪みが発生することを防止し、エッチングの量を０．１〜０．５μｍ程度のサブミクロン単位で平坦にコントロールすることができ、エッチングの精度を向上した基板処理装置とすることができる。
【００１３】
この場合、前記ヒーターは、ラバーヒーターであることが好ましい（請求項２）。
このことにより、簡単で安価にエッチング溶液の蒸気を加熱することができる装置とすることができ、低コストで高精度のエッチングの処理ができる基板処理装置とすることができる。
【００１４】
また、この場合、前記ステージは、被処理基板を加熱するヒーターを有するものであることが好ましい（請求項３）。
このように、ステージが被処理基板を加熱するヒーターを有するものであることで、被処理基板を加熱したままエッチングをして、基板の処理を行うことができる。そのため、被処理基板をエッチングするときに発生する水分を蒸発させることができ、処理された基板上に水分の凝集によるアバタ状の窪みが発生することをより一層防止することができる基板処理装置とすることができる。
【００１５】
また、本発明では、シリコン基板の不純物を分析する方法であって、少なくとも、エッチング溶液の蒸気をエッチングガス供給管を通じてノズルに供給させ、該ノズルから前記エッチング溶液の蒸気を噴射して前記基板の主表面をエッチングして前記基板をエッチングする処理をし、その後、前記処理した基板上に生成されたシリコン分解生成物を回収して含有不純物を分析する方法において、前記エッチング溶液の蒸気を前記エッチングガス供給管および／または前記ノズルの外側周囲に設置されているヒーターによって１００℃以上に加熱して、該加熱されたエッチング溶液の蒸気を前記基板の主表面に局所的に噴射して前記基板の主表面をエッチングして前記基板を処理することを特徴とするシリコン基板の不純物分析方法を提供する（請求項４）。
【００１６】
このように、エッチング溶液の蒸気をエッチングガス供給管および／またはノズルの外側周囲に設置されているヒーターによって１００℃以上に加熱して、加熱されたエッチング溶液の蒸気を基板の主表面に局所的に噴射して基板の主表面をエッチングして基板を処理することで、エッチングするときに発生する水分を蒸発させることができ、処理された基板上に、水分の凝集によるアバタ状の窪みが発生することを防止することができる。そのため、基板の主表面をエッチングして処理するときのエッチングの精度を向上することができ、また、高精度にエッチングして処理をした基板上のシリコン分解生成物を回収して含有不純物を分析することで、高感度にシリコン基板の不純物を分析することができる分析方法とすることができる。
【００１７】
この場合、前記基板を４０〜７０℃に加熱させて、前記基板の主表面をエッチングして前記基板を処理することが好ましい（請求項５）。
このように、基板を４０℃以上に加熱させて、基板の主表面をエッチングして基板を処理することで、基板をエッチングするときに発生する水分を蒸発させることができ、処理した基板上に水分の凝集によるアバタ状の窪みが発生することを防止することができる。
また、基板を７０℃以下に加熱させて、基板の主表面をエッチングして基板を処理することで、処理した基板上に生成されたシリコン分解生成物の脱水や縮合反応が起こることがなく、シリコン分解生成物の脱水や縮合反応が原因でエッチングを阻害してしまうことを防止することができる。
【００１８】
また、前記基板の主表面をエッチングして前記基板を処理することおよび前記処理した基板上に生成されたシリコン分解生成物を回収することを２回以上行い、前記基板の主表面から深さ方向の任意の領域における不純物を分析することができる（請求項６）。
このことにより、例えば、エピタキシャルウエーハのように表層と下層の成分が異なるようなシリコンウエーハであっても、各層におけるそれぞれの不純物分析を高感度に行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明の基板処理装置は、ノズルおよび／またはエッチングガス供給管の外側周囲にエッチング溶液の蒸気を加熱するヒーターが設置されているものである。これによって、エッチング溶液の蒸気をヒーターで加熱することができ、基板をエッチングするときに発生する水分を蒸発させることができる。そのため、シリコン基板の不純物分析をするために、気相エッチングにより処理された基板上に、水分の凝集によるアバタ状の窪みが発生することを防止して、エッチングの量を０．１〜０．５μｍ程度のサブミクロン単位で平坦にコントロールすることができ、エッチングの精度が向上した基板処理装置とすることができる。そして、このような本発明の装置を用いてシリコン基板の不純物を分析すれば、高感度にシリコン基板の不純物を分析することができ、また、エッチングと生成物の回収を繰り返すことで、深さ方向（厚さ方向）の不純物の分析も容易にかつ正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明についてより具体的に説明する。
前述のように、シリコン基板の表層部だけでなく深さ方向における任意の領域の極微量の金属不純物や汚染分析の高感度な検出方法が要望されるようになってきたが、従来の方法では、エッチングの量を０．１〜０．５μｍ程度のサブミクロン単位で平坦にコントロールすることが困難であった。
【００２１】
一方、シリコン基板をフッ酸と硝酸の気相エッチングにより処理する場合、シリコンのエッチングプロセスでは、硝酸によるＳｉの酸化とフッ酸によるＳｉＯ２の昇華でエッチングが進行し、この化学反応のプロセスでは水分が発生する。そして、この水分が凝集してフッ酸と硝酸が溶け込むことで、シリコン基板表面には、深さが０．５〜１０μｍのアバタ状の窪みが発生し、このアバタ状の窪みが原因となり、エッチングの精度が低下することがわかった。
【００２２】
そこで、本発明者らは、シリコン基板の表面上にアバタ状の窪みが発生することを防止するためには、酸性ガスやヒューム（主成分はフッ酸と硝酸）のエッチング時の化学反応で発生した水分が凝集しない温度条件、具体的には、酸性ガスやヒュームの化学反応時の温度を１００℃以上にして、化学反応で発生した水分を蒸発させることを想到し、以下の３つの手法を検討した。
【００２３】
まず、第１の手法は、シリコン基板は低温での加熱、もしくは加熱無しで、エッチング時の酸性ガスの温度を１００℃以上に加熱する手法、第２の手法は、シリコン基板は１００℃以上に加熱し、エッチング時の酸性ガスは加熱しない手法、そして、第３の手法は、シリコン基板とエッチング時の酸性ガスを共に１００℃以上に加熱するという手法である。
【００２４】
しかし、シリコン基板を１００℃以上に加熱した場合、特に基板を７０℃を越えて加熱した場合には、シリコンのエッチング時に出来るゲル状のシリコン残渣物が加熱されることで、脱水、縮合反応が起こり、エッチング反応を阻害してしまう。そして、そのシリコン残渣物が酸溶液に難溶性の物質に変化するために、ＩＣＰ−ＭＳ測定での評価が困難になることがあることがわかった。
【００２５】
一方、シリコン基板のエッチング時の酸性ガスやヒューム（主成分はフッ酸と硝酸）を１００℃以上に加熱して、また、シリコン基板も低温で加熱して、エッチングした結果、基板表面に水分が凝集することを防止することができ、エッチング精度の低下の原因である基板表面の窪みも発生させずにエッチング後の基板表面の凹凸をサブミクロン単位でコントロールすることができた。
【００２６】
このことより、化学反応時の温度を１００℃以上にするためには、シリコン基板は低温での加熱、もしくは加熱無しで、エッチング時の酸性ガスやヒュームの温度を１００℃以上にする第１の手法が最適であることがわかった。
また、基板全面に対するエッチングでは、温度管理が困難であり、化学反応時の温度を１００℃以上に保持するためには、局所気相分解装置を使用するのが最適であることもわかった。
【００２７】
さらに、シリコン基板を高精度にエッチングすることができることで、その後にシリコン基板上に生成されたシリコン分解生成物を回収して、不純物を分析する際に高感度に分析をすることができることがわかった。
【００２８】
本発明は、上記の発見および知見に基づいて完成されたものであり、以下、本発明について図面を参照しながらさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
ここで、図１は本発明の基板処理装置の構成例を模式的に示す側面図である。また、図２は本発明の基板処理装置の構成例を模式的に示す上面図である。
【００２９】
この基板処理装置１３は、被処理基板Ｗを載置する上面にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製の薄い板が貼られ、かつ、ヒーター１２が装着されたステージ１と、基板表面にエッチング溶液の蒸気を噴射する略円筒形のノズル９と、第一のエッチング溶液を貯留する第一の容器２と、第二のエッチング溶液を貯留する第二の容器７と、容器２、７からエッチング溶液の蒸気をノズル９に供給するためのエッチングガス供給管５とエッチング溶液に不活性ガスを供給するための不活性ガス供給管１０を備えている。
【００３０】
また、ノズル９とエッチングガス供給管５の外側周囲にはラバーヒーター６が巻かれている。なお、ラバーヒーター６に限らずエッチング溶液の蒸気を加熱することができれば電熱ヒーター等のヒーターを使用することもできる。また、ラバーヒーター６はノズル９とエッチングガス供給管５の両方に装着しても良いし、どちらか一方だけでも良い。
【００３１】
このように、エッチング溶液の蒸気を加熱することができるようなヒーターが、ノズルとエッチングガス供給管の両方に装着されているか、またはどちらか一方に装着されているものであることで、エッチング溶液の蒸気をヒーターで加熱することができ、エッチング時に発生するエッチング溶液中の水分を蒸発させることができる。そのため、シリコン基板の不純物分析をするために、気相エッチングにより処理された基板上に、水分の凝集によるアバタ状の窪みが発生することを防止することができる。そして、エッチングの量を０．１〜０．５μｍ程度のサブミクロン単位で平坦にコントロールすることができ、エッチングの精度が向上した基板処理装置とすることができる。
【００３２】
さらに、第一のエッチング溶液の蒸気としては硝酸ヒューム４、第二のエッチング溶液の蒸気としてはフッ酸ヒューム８とすることができ、不活性ガスとしては窒素ガス３を使用することができる。また、ノズル９は移動機構１１としてＸ−Ｙ方向に移動するＸ−Ｙロボットに保持されている。
【００３３】
ここで、図３は本発明の基板処理装置の移動機構（Ｘ−Ｙロボット）によるノズル９の基板面内の軌跡を示す図である。
図３に示すように、ノズル９をＸ−Ｙロボットを用いてシリコン基板上のスタート地点からＸ−Ｙ方向に移動させて、基板全面を走査することができる。
【００３４】
また、上記装置は、エッチング溶液の蒸気を加熱するヒーターをラバーヒーターとすることで、簡単で安価にエッチング溶液の蒸気を加熱することができる装置とすることができる。そのため、低コストでエッチングの精度が向上した基板処理装置とすることができる。
【００３５】
さらに、本発明の基板処理装置では、図１のようにステージ１はヒーター１２が装着されたものとすることが好ましい。ヒーター１２は電熱ヒーター等とすることができる。
このように、ステージが被処理基板を加熱するヒーターを有するものであることで、被処理基板を加熱しつつエッチングをして、基板の処理を行うことができる。そのため、エッチング時に発生する水分が凝集することで、処理された基板上にアバタ状の窪みが発生することをより一層防止することができる基板処理装置とすることができる。
【００３６】
次に、本発明のシリコン基板の不純物分析方法の一例を図面を参照しながらさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるわけではない。
【００３７】
まず最初に、被処理基板Ｗ、例えばエピタキシャルウエーハを、図１に示すような基板処理装置のステージ１に載置し、被処理基板Ｗをヒーターで例えば約５０℃に加熱する。
【００３８】
次に、第一の容器２に、発煙硝酸（濃度９０％）を入れて窒素ガス３でバブリングを行い、硝酸ヒューム４を発生させる。このとき、硝酸ヒューム４は、エッチングガス供給管５の外側に巻かれたラバーヒーター６（ヒーティングケーブル  シリコンゴム製φ３〜４）により、１００℃以上に加熱される。
また、第二の容器７に、フッ酸（濃度５０％）を入れて窒素ガス３にてバブリングを行い、フッ酸ヒューム８を発生させる。このとき、フッ酸ヒュームは、エッチングガス供給管５の外側に巻かれたラバーヒーター６により、１００℃以上に加熱される。
【００３９】
さらに、硝酸ヒュームとフッ酸ヒュームを混合して、その混合した硝酸ヒュームとフッ酸ヒュームをノズル９から被処理基板Ｗの表面の微小エリアに局所的に噴射してエッチングする処理を行う。このとき、ノズル９の外側にもラバーヒーター６が巻きつけてあり、硝酸ヒュームとフッ酸ヒュームは１００℃以上に加熱される。
【００４０】
このように、硝酸ヒュームとフッ酸ヒュームが１００℃以上に加熱されることで、被処理基板をエッチングするときに発生する水分を蒸発させることができ、これによって、水分がノズルの先端に付着し、凝集、落下することで発生する基板表面のアバタ状の窪みの発生を防止することができる。
【００４１】
次に、Ｘ−Ｙロボット１１に保持されたノズル９を、エッチング溶液の蒸気を噴射させながら、図３に示すように、シリコン基板上のスタート地点からＸ−Ｙ方向に移動させて、基板全面を走査して、シリコン基板全面を平坦にエッチングする処理を行う。
【００４２】
その後、処理した基板上に生成されたシリコン分解生成物（白色のシリコン分解残渣物と濃縮された金属不純物）をフッ酸溶液の液滴に溶かして回収する。そして、この回収液を蒸発乾固して、シリコンマトリックスをフッ化物として昇華、除去する。残った白色繊維状の物質を硝酸溶液に溶かして、ＩＣＰ-ＭＳで金属含有量を測定して分析する。
【００４３】
このように、硝酸ヒュームとフッ酸ヒュームを１００℃以上に加熱して、エッチングで発生した水分を蒸発させて基板表面のアバタ状の窪みの発生を防止することで、エッチングの量を０．１〜０．５μｍ程度のサブミクロン単位で平坦にコントロールすることができ、シリコン基板の主表面をエッチングして処理するときのエッチングの精度を向上することができる。そのため、高精度にエッチングの処理をすることができることで、その処理された基板上のシリコン分解生成物を回収して、不純物の含有量を高感度に分析することができる。
【００４４】
また、本発明のシリコン基板の不純物分析方法では、被処理基板を４０〜７０℃に加熱させて、基板の主表面をエッチングして処理することが好ましい。
このように、基板を４０℃以上に加熱させて、基板の主表面をエッチングして基板を処理することで、処理した基板上にエッチングにより発生した水分が凝集することによりアバタ状の窪みが発生することを防止することができる。また、基板を７０℃以下に加熱させて、基板の主表面をエッチングして基板を処理することで、エッチングして処理した基板上に残るゲル状のシリコン残渣物の脱水や縮合反応が原因となりエッチングを阻害してしまうことを防止することができる。さらに、その後のＩＣＰ-ＭＳ測定において、シリコン残渣物が酸溶液に難溶性の物質に変化するために測定が困難となることがなく、高感度に不純物の分析をすることができる。
【００４５】
さらに、本発明のシリコン基板の不純物分析方法では、被処理基板の主表面をエッチングして基板を処理すること、および処理した基板上に生成されたシリコン分解生成物を回収することを２回以上行い、基板の主表面から深さ方向の任意の領域における不純物を分析することができる。
このように、被処理基板の主表面から深さ方向の任意の領域までエッチングして基板を処理し、その後に処理した基板上に生成されたシリコン分解生成物を回収することを繰り返すことで、例えば、エピタキシャルウエーハのように多層構造で表層と下層の成分が異なるようなシリコン基板であっても、各層におけるそれぞれの不純物分析を高感度で行うことができる。
【実施例】
【００４６】
次に本発明の実施例、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）
チョクラルスキー法で引き上げた直径３００ｍｍ、Ｐ型＜１００＞の単結晶シリコンインゴット（酸素濃度１５ｐｐｍａ、抵抗５〜１０Ωｃｍ）をワイヤーソーでスライスして薄円板状に加工した後、面取り、ラッピング、エッチング、研磨等の種々の工程を経てプライムウェーハ（基板層）に仕上げた。そして、このプライムウエーハ（基板層）に気相成長法でエピタキシャル層を２．３μｍ成長させたエピタキシャルウエーハを評価に用いた。
【００４７】
このエピタキシャルウエーハにおいて、第１層をエピ層（上層部）、第２層をエピ層（下層部）、第３層を界面（エピ０．３μｍ〜基板層０．７μｍ）、第４層を基板層として、各４層をそれぞれ１．０μｍエッチングして処理を行い、各層における金属不純物の分析を行った。
【００４８】
なお、エッチング時にエピタキシャルウエーハを基板処理装置のステージのヒーターで５０℃に加熱した。
また、エピタキシャルウエーハでは、エピ層は基板層よりもエッチングが進行しにくい性質があることを考慮して、第１層、第２層、第３層は、硝酸ボトル容器に供給する窒素ガス量を多くして酸性ガスの基本組成を発煙硝酸６０％＋フッ酸４０％に調整し、この酸性ガスを１１５℃に加熱してエッチングを行った。一方、第４層の基板層は、フッ酸ボトル容器に供給する窒素ガス量を多くして酸性ガスの基本組成を「発煙硝酸５０％＋フッ酸５０％」に調整し、この酸性ガスを１１５℃に加熱してエッチングを行った。
【００４９】
エピタキシャルウエーハの各層において、エッチングにより処理されたウエーハ上には、白色のシリコン分解残渣と濃縮された金属不純物が残っている。この反応物を、フッ酸１０％酸溶液の液滴２ｍｌに溶かして回収した。その後、この回収液を蒸発乾固して、シリコンマトリックスをフッ化物として昇華、除去し、残った白色繊維状の物質を硝酸１％溶液に溶かして、ＩＣＰ−ＭＳで金属含有量を測定した。その測定結果（シリコン１ｃｍ３あたりの金属含有量）を表１に示す。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
表１より、第１層、第２層のエピ層は、第３層の界面、第４層の基板層に比べてＣｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕの金属不純物の含有量が約１／５〜１／１０の測定値が得られた。このことより、エピ層よりも界面、基板層は金属不純物の含有量が多く含まれていることがわかる。
【００５２】
次に、エピタキシャルウエーハの第１層および第２層のエピ層におけるエッチング量の評価のために、エッチング前とエッチング後のウエーハの厚みを静電容量型表面形状測定器（ＡＤＥ社製  ＡＦＳ３２２０）で測定した。そして、ウエーハを３ｍｍ角のメッシュに区切り、メッシュの交点７８００点のそれぞれの地点におけるエッチング前後のウエーハの厚みの差から、その地点のエッチング量を計算した。そして、これらの値からエッチング量の精度およびウエーハの平坦度を評価した。
【００５３】
第１層および第２層のエッチング量は、目標値２．０μｍに対して、測定平均値２．０１μｍ、最大値２．２３μｍ、最小値１．８８μｍであり、また、エッチングの精度は、エッチング量１．９〜２．１μｍの領域でウエーハ面積比の９８％であった。
また、ウエーハの表面にアバタの発生がほとんどなく、ウエーハの表面をサブミクロン単位で平坦面にエッチングすることができた。
【００５４】
（比較例）
実施例と同様にエピ層を２．３μｍ成長させたエピタキシャルウエーハについて、エッチング時の酸性ガス、ヒューム（主成分はフッ酸と硝酸）、エピタキシャルウエーハを加熱しないという条件以外は実施例と同じ条件で第１層〜第４層をエッチングして処理を行った。
その後、エッチングにより処理されたウエーハ上の白色のシリコン分解残渣と濃縮された金属不純物を回収して、実施例と同様に、各層における金属不純物分析を行った。その測定結果（シリコン１ｃｍ３あたりの金属含有量）を表２に示す。
【００５５】
【表２】
2010062288.tif 000004
【００５６】
表２より、第１層のエピ層（上層部）が、第２層のエピ層（下層部）、第３層の界面、第４層の基板層に比べてＣｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕの金属不純物の含有量が  約１／３〜１／１０の測定値が得られた。
ここで、実施例の測定結果の表１と比較例の測定結果の表２を比較すると、第１層、第３層、第４層の金属不純物の含有量は同等程度であるが、第２層の金属不純物の含有量は実施例よりも比較例の方が２〜５倍の測定値が得られたことがわかる。
【００５７】
次に、実施例と同様にエピタキシャルウエーハの第１層および第２層のエピ層におけるエッチング量の精度およびエッチング後のウエーハの平坦度を評価した。
第１層および第２層のエッチング量は、目標値２．０μｍに対して、測定平均値２．１２μｍ、最大値２．７７μｍ、最小値１．９０μｍであった。
【００５８】
エッチングの精度は、エッチング量１．９〜２．１μｍの領域でウエーハ面積比の３８％、エッチング量２．１〜２．３μｍの領域でウエーハ面積比の５２％、エッチング量２．３μｍ以上の領域でウエーハ面積比の９％であった。
また、ウエーハの表面にアバタがかなり発生してしまい、ウエーハの表面をサブミクロン単位で平坦面にエッチングすることはできなかった。
【００５９】
ここで、実施例と比較例のエッチングの精度について比較すると、実施例はウエーハ表面のほとんど（ウエーハ面積比の９８％）が、エッチング量１．９〜２．１μｍの領域であり、エッチング後のウエーハを０．１μｍ程度で平坦にコントロールすることができることがわかる。一方、比較例では、エッチング量１．９〜２．１μｍの領域がウエーハ面積比の３８％でウエーハ面積の半分以下であり、エッチング後のウエーハを平坦にコントロールすることが難しいことがわかる。
【００６０】
また、比較例は、ウエーハ面積比の９％がエッチング量２．３μｍ以上の第３層まで達している。エピタキシャルウエーハの界面や基板層は、エピ層よりも金属不純物の含有量がかなり多いため、比較例の第２層のエッチングにおいて、第３層の界面までエッチング量が達していることで、本来は金属不純物の含有量が少ないはずの第２層の金属不純物の測定値が増加したことが考えられる。したがって、上述のように、第２層の金属不純物の含有量が実施例よりも比較例の方が２〜５倍の高い値になったと考えられる。
【００６１】
以上のことから、本発明の基板処理装置によれば、エッチング溶液の蒸気を加熱することができるようなヒーターが、ノズルとエッチングガス供給管の両方に装着されているか、またはどちらか一方に装着されているものであることで、エッチング溶液の蒸気をヒーターで加熱することができ、エッチングで発生したエッチング溶液中の水分を蒸発させることができる。そのため、シリコン基板の不純物分析をするために、気相エッチングにより処理された基板上に、水分の凝集によるアバタ状の窪みが発生することを防止することができる。そして、エッチングの量を０．１〜０．５μｍ程度のサブミクロン単位で平坦にコントロールすることができ、エッチングの精度が向上した基板処理装置とすることができる。
【００６２】
また、本発明のシリコン基板の不純物分析方法は、エッチング溶液の蒸気をエッチングガス供給管および／またはノズルの外側周囲に設置されているヒーターによって１００℃以上に加熱して、エッチングで発生した水分を蒸発させて基板表面のアバタ状の窪みの発生を防止することで、シリコン基板の主表面をエッチングして処理するときのエッチングの精度を向上することができる。そして、高精度にエッチングの処理をすることができることで、その処理された基板上のシリコン分解生成物を回収して、不純物の含有量を高感度に分析することができる。特に、エッチングと回収を繰り返して分析することで、深さ方向の不純物の分析を正確に測定することができる。
【００６３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の基板処理装置の構成例を模式的に示す側面図である。
【図２】本発明の基板処理装置の構成例を模式的に示す上面図である。
【図３】本発明の基板処理装置の移動機構（Ｘ−Ｙロボット）によるノズルの基板面内の軌跡を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１…ステージ、  ２…第一の容器、  ３…窒素ガス、  ４…硝酸ヒューム、  ５…エッチングガス供給管、  ６…ラバーヒーター、  ７…第二の容器、  ８…フッ酸ヒューム、  ９…ノズル、  １０…不活性ガス供給管、  １１…移動機構（Ｘ−Ｙロボット）、  １２…ヒーター、  １３…基板処理装置、  Ｗ…被処理基板。
【図１】
2010062288.tif 000005
【図２】
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【図３】
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