(57)【要約】【課題】  １枚のシリコンウェーハであっても全部を分解した後、短時間で濃縮し、かつ、確実に不純物を回収し得るシリコンウェーハの不純物分析方法の提供。【解決手段】  １枚のシリコンウェーハの全部又は一部分を、過酸化水素水と硫酸との混酸に浸漬した後、直ちにフッ化水素酸と硝酸との混酸の加熱によって発生する蒸気により溶解し、得られた溶液を加熱濃縮して高周波誘導結合プラズマ質量分析法又は原子吸光分析法により分析する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１枚のシリコンウェーハの全部又は一部分を、過酸化水素水と硫酸との混酸に浸漬した後、直ちにフッ化水素酸と硝酸との混酸の加熱によって発生する蒸気により溶解し、得られた溶液を加熱濃縮して高周波誘導結合プラズマ質量分析法又は原子吸光分析法により分析することを特徴とするシリコンウェーハの不純物分析方法。
【請求項２】
１枚のシリコンウェーハの全部又は一部分を、塩酸若しくは硝酸又はそれらの混酸と硫酸との混酸に浸漬した後、直ちにフッ化水素酸と硝酸との混酸の加熱によって発生する蒸気により溶解し、得られた溶液を加熱濃縮して高周波誘導結合プラズマ質量分析法又は原子吸光分析法により分析することを特徴とするシリコンウェーハの不純物分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハ中の不純物を分析するシリコンウェーハの不純物分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェーハ中に含まれる金属不純物は、半導体の特性に深刻な影響を及ぼすため、シリコンウェーハを酸により分解してその純度を分析する必要がある。
【０００３】
このシリコンウェーハの分解方法には、フッ化水素酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ3）の混酸にシリコンウェーハを浸漬してシリコンウェーハを分解する酸分解法と、ＨＦとＨＮＯ3の混酸を加熱してその蒸気を純水に溶解させ、この溶液中にシリコンウェーハを浸漬させてシリコンウェーハを分解する酸蒸気分解法と、ＨＦとＨＮＯ3の混酸を加熱してその蒸気とシリコンウェーハとを気相反応させ、シリコンウェーハを分解する気相分解法とがある。
【０００４】
気相分解法を用いたシリコンウェーハの不純物分析方法としては、密閉空間系を構成する密閉収容器内に、シリコンウェーハを載置した分析試料容器及びＨＦとＨＮＯ3の混酸からなる試料分解用溶液を、それぞれ接触させることなく隔離状態で収納した後、該密閉容器を加温し、シリコンウェーハを分解昇華させ、該分析試料容器内の残存物を回収するシリコンウェーハ中の不純物高精度分析のための処理方法が知られている（特許文献１参照）。
このシリコンウェーハ中の不純物高精度分析のための処理方法によれば、加熱により気化した試料分解用溶液の蒸気のみがシリコンウェーハと接触してシリコンウェーハを気相分解させることにより、シリコンウェーハ中の不純物を数十倍以上も高精度に測定でき、ｐｐｔオーダー以下の定量で分析できる、というものである。
【０００５】
しかし、酸蒸気分解法を用いるシリコンウェーハの不純物分析方法では、酸分解法を用いるそれより不純物の混入が少ないため、高精度の分析を行えるが、混酸の蒸気を純水に溶解した溶液中にシリコンウェーハを浸漬して分解する必要がある。
そのため、シリコンウェーハを小片に分割して分析する場合は、不具合を生じることなく可能であるものの、例えば、１枚のシリコンウェーハ全部をそのまま分解する場合は、多量の溶液が必要となり、分解後の溶液の加熱濃縮に非常に長い時間が必要となる不具合がある。
一方、気相分解法を用いるシリコンウェーハの不純物分析方法では、シリコンウェーハ中の不純物を確実に回収するため、トラップ用の薬液として少量の硫酸（Ｈ2ＳＯ4）等を添加するが、シリコンウェーハを小片に分割して分析する場合は、酸蒸気分解を用いるシリコンウェーハの不純物分析方法の場合と同様に、不具合を生じることなく可能であるものの、例えば、１枚のシリコンウェーハ全部をそのまま分解する場合は、トラップ用の薬液がシリコンウェーハを十分に覆うことができず、不純物の回収率が悪くなるという不具合がある。
【特許文献１】特開平０７−３３３１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、１枚のシリコンウェーハであっても全部を分解した後、短時間で濃縮し、かつ、確実に不純物を回収し得るシリコンウェーハの不純物分析方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１のシリコンウェーハの不純物分析方法は、１枚のシリコンウェーハの全部又は一部分を、過酸化水素水と硫酸との混酸に浸漬した後、直ちにフッ化水素酸と硝酸との混酸の加熱によって発生する蒸気により溶解し、得られた溶液を加熱濃縮して高周波誘導結合プラズマ質量分析法又は原子吸光分析法により分析することを特徴とする。
【０００８】
又、第２のシリコンウェーハの不純物分析方法は、１枚のシリコンウェーハの全部又は一部分を、塩酸若しくは硝酸又はそれらの混酸と硫酸との混酸に浸漬した後、直ちにフッ化水素酸と硝酸との混酸の加熱によって発生する蒸気により溶解し、得られた溶液を加熱濃縮して高周波誘導結合プラズマ質量分析法又は原子吸光分析法により分析することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の第１、第２のシリコンウェーハの不純物分析方法によれば、１枚のシリコンウェーハの全部又は一部分を、過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2水）とＨ2ＳＯ4との混酸、ＨＣｌ若しくはＨＮＯ3又はそれらの混酸とＨ2ＳＯ4との混酸に浸漬することにより、シリコンウェーハの表面はＨ2Ｏ2水、ＨＣｌ若しくはＨＮＯ3又はそれらの混酸との反応で生じた親水性の酸化膜で覆われ、かつ、酸化膜の表面にはＨ2Ｏ2水、ＨＣｌ若しくはＨＮＯ3又はそれらの混酸とＨ2ＳＯ4との混酸が薄く付着した状態であるため、純水を加えなくても酸蒸気がウェーハ表面に吸収されてシリコンウェーハが分解されるので、１枚のシリコンウェーハであっても全部が分解した後、短時間で濃縮することができる。
又、Ｈ2ＳＯ4がウェーハ全面に付着しているので、シリコンウェーハ中の不純物を確実に回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
Ｈ2Ｏ2水とＨ2ＳＯ4との混酸は、Ｈ2Ｏ2水の濃度０．１〜３０％（より好ましくは３〜１０％）に調製し、Ｈ2ＳＯ4の濃度０．００１〜１％（より好ましくは０．０１〜０．１％）に調製する。
一方、Ｈ2Ｏ2水とＨ2ＳＯ4との混酸へのシリコンウェーハの浸漬時間は、ウェーハ表面が短時間で酸化されるため、１０秒〜１分で十分である。
【００１１】
ＨＮＯ3との混酸となるＨＦは、濃度５〜５０％（より好ましくは３０〜５０％）のものが用いられる。
ＨＦとの混酸となるＨＮＯ3は、濃度１０〜７０％（より好ましくは６０〜７０％）のものが用いられる。
ＨＦとＨＮＯ3との混酸は、上記濃度のＨＦとＨＮＯ3とを１：１〜１：１０の容量割合で混合したものが用いられる。
ＨＦとＨＮＯ3との混酸の加熱温度は、１００〜１８０℃（より好ましくは１２０〜１６０℃）とされる。
【００１２】
溶液を濃縮する加熱は、水分を除去するためのものであり、その温度は、１００〜１８０℃（より好ましくは１３０〜１６０℃）とされる。
溶液の加熱濃縮に掛かる時間は、溶液の加熱濃度にもよるが、１〜４時間である。
濃縮によって生じるＨ2ＳＯ4を３００〜４００℃の温度での加熱によって蒸発させた後、残滓は、濃度０．１〜１％のＨＮＯ3によって溶解することが好ましい。
又、Ｈ2ＳＯ4を蒸発させる工程と、ＨＮＯ3１ｍｌを入れて残滓を溶解させる工程を省き、水分を除去した後の不純物を含むＨ2ＳＯ4からなる溶液に純水を加え、Ｈ2ＳＯ4溶液が測定可能な高周波誘導結合プラズマ質量分析装置（ＩＣＰ−ＭＳ）、例えばコリージョンセルを搭載したＩＣＰ−ＭＳを用いて定量的に分析してもよい。
【００１３】
Ｈ2Ｏ2水とＨ2ＳＯ4との混酸の代わりに用いるＨＣｌとＨ2ＳＯ4との混酸は、ＨＣｌの濃度１〜３０％（より好ましくは５〜２０％）、Ｈ2ＳＯ4の濃度０．００１〜１％（より好ましくは０．０１〜０．１％）に調製する。
又、ＨＮＯ3とＨ2ＳＯ4との混酸は、ＨＮＯ3の濃度１〜７０％（より好ましくは１０〜３５％）、 Ｈ2ＳＯ4の濃度０．００１〜１％（より好ましくは０．０１〜０．１％）に調製する。
更に、ＨＮＯ3とＨ2ＳＯ4の混酸とＨ2ＳＯ4との混酸は、ＨＣｌの濃度１〜３０％（より好ましくは５〜２０％）、ＨＮＯ3の濃度１〜７０％（より好ましくは１０〜３５％）、Ｈ2ＳＯ4の濃度０．００１〜１％（より好ましくは０．０１〜０．１％）に調製する。
一方、ＨＣｌ若しくはＨＮＯ３  又はそれらの混酸とＨ2ＳＯ4との混酸へのシリコンウェーハの浸漬時間は、ウェーハ表面が短時間で酸化されるため、Ｈ2Ｏ2水とＨ2ＳＯ4の混酸の場合と同様に、１０秒〜１分で十分である。
【実施例】
【００１４】
シリコンウェーハ中の不純物を分析するため、先ず、直径１５０ｍｍ、厚さ６２０μｍの１枚のシリコンウェーハＷをポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂からなるキャリア（図示せず）に入れ、濃Ｈ2Ｏ2水の濃度３％、Ｈ2ＳＯ4の濃度０．０１％に調製したＨ2Ｏ2水とＨ2ＳＯ4との混酸に３０秒間浸漬した後、シリコンウェーハＷを混酸から取り出し、直ちに、図１に示すように、分解液収容容器１に納置されたウェーハ載置容器２にセットした。
分解液収容容器１は、ＨＦとＨＮＯ３  との混酸からなるシリコン分解液Ｌを収容するフッ素樹脂製の円形のもので、内径２２０ｍｍ、深さ１２０ｍｍの容器本体１ａと、その上部の開口部を閉鎖する内径２３０ｍｍ、深さ４０ｍｍの蓋体１ｂとからなる。
又、ウェーハ載置容器２は、１枚のシリコンウェーハＷをシリコン分解液Ｌと接触しないように水平に載置するフッ素樹脂製のもので、分解液収容容器１の容器本体１ａの底部に立設される直径５０ｍｍ、高さ７０ｍｍの脚部２ａと、その上端に連設した内径１５４ｍｍ、深さ５ｍｍの皿状のウェーハ載置部２ｂとからなる。
【００１５】
次に、分解液収容容器１の容器本体１ａに、濃度５０％のＨＦ５００ｍｌと濃度７０％のＨＮＯ3５００ｍｌとの混酸からなるシリコン分解液Ｌを収容し、蓋体１ｂにより容器本体１ａを閉蓋した後、分解液収容容器１をホットプレート（図示せず）により１５０℃の温度で４８時間加熱し、この加熱によって発生する蒸気により１枚のシリコンウェーハＷ全部を溶解した。
【００１６】
次いで、ウェーハ載置容器２を分解液収容容器１から取り出し、ホットプレートにより１４０℃の温度で３時間加熱して溶液中の水分を除去した。
そして、水分が除去されて不純物を含むＨ2ＳＯ4からなる溶液をシリコン製の容器（図示せず）に入れ、４００℃の温度で２時間加熱してＨ2ＳＯ4を蒸発させた後、濃度０．１％のＨＮＯ3１ｍｌをシリコン製の容器に入れて残滓を溶解させ、この溶液を高周波誘導結合プラズマ質量分析装置（ＩＣＰ−ＭＳ）又は原子吸光分析装置（ＡＡＳ）を用い定量的に分析し、１枚のシリコンウェーハＷの全部に含まれる不純物を分析した。
【００１７】
なお、上述した実施例においては、１枚のシリコンウェーハＷの全部を浸漬する混酸としてＨ2Ｏ2水とＨ2ＳＯ4とからなるものを用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、１枚のシリコンウェーハＷの全部を浸漬する混酸としては、ＨＣｌ若しくはＨＮＯ3又はそれらの混酸とＨ2ＳＯ4からなるものを用いてもよい。
又、Ｈ2ＳＯ4を蒸発させる工程と、ＨＮＯ3１ｍｌを入れて残滓を溶解させる工程を省き、水分が除去されて不純物を含むＨ2ＳＯ4からなる溶液に純水１ｍｌを加え、Ｈ2ＳＯ4溶液が測定可能なＩＣＰ−ＭＳ、例えばコリージョンセルを搭載したＩＣＰ−ＭＳを用いて定量的に分析してもよい。
更に、シリコンウェーハＷ中の不純物の分析は、１枚全部をそのまま行う場合に限らず、分割した一部分の分析を行ってよいのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るシリコンウェーハの不純物分析方法の実施に際して使用する分解液収容容器の断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１    分解液収容容器
１ａ    容器本体
１ｂ    蓋体
２    ウェーハ載置容器
２ａ    脚部
２ｂ    ウェーハ載置部
Ｗ    シリコンウェーハ
Ｌ    シリコン分解液
【図１】
2006156766.tif 000002