(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析対象を収容可能な収容部と、
前記収容部内の気圧を減圧する減圧部と、
液体を気化して前記収容部内に導入する導入部と、
前記導入部に水を液体状態で供給する第１供給部と、
前記導入部にフッ化水素酸を気体状態で供給する第２供給部とを備え、
前記導入部は、液体状態の水を気化した水と気体状態のフッ化水素酸との混合気体を前記収容部内に導入し、
前記導入部は、噴霧部を含み、
前記噴霧部は、
前記第１供給部から供給された液体状態の水が供給される液体供給口と、
前記第２供給部から供給された気体状態のフッ化水素酸が供給される気体供給口と、
噴霧口と、を含み、
前記噴霧口は、液体状態の水を噴霧して気化するときに、気体状態のフッ化水素酸を混合する、分析前処理装置。
【請求項２】
前記分析対象は、基板上に設けられた窒化膜または窒酸化膜である、請求項１に記載の分析前処理装置。
【請求項３】
基板上の前記分析対象を気相分解した後に該基板上に薬液を供給し、前記基板上に残存する被測定物を前記薬液内に回収する回収部をさらに備えた、請求項１または請求項２に記載の分析前処理装置。
【請求項４】
前記第２供給部は、９９％以上の濃度のフッ化水素酸を収容している、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の分析前処理装置。
【請求項５】
前記導入部は、気液分離部をさらに含み、
前記気液分離部は、気化された水および気体状態のフッ化水素酸を液体状態の水から分離する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の分析前処理装置。
【請求項６】
前記導入部は、気液分離部をさらに含み、
前記気体供給口は前記液体供給口と前記噴霧口との間に設けられ、
前記気液分離部は、気化された水および気体状態のフッ化水素酸を液体状態の水から分離する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の分析前処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明による実施形態は、分析前処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体薄膜中に存在する金属不純物は、酸化膜耐圧の劣化や結晶欠陥をもたらし、半導体デバイス特性を劣化させる。このため、半導体薄膜中に存在する金属不純物の分析が行われている。
【０００３】
検査対象が半導体基板上の自然酸化膜や熱酸化膜である場合、フッ化水素酸を用いた気相分解により酸化膜を分解する。気相分解により生成したケイ酸塩を加熱処理等で気化させて低減させ、その後、基板上にフッ酸過水等の薬液を走査して、この薬液を回収する。これにより、基板上の金属不純物を薬液中に取り込み、回収する。そして、この薬液を全反射蛍光Ｘ線（以下、ＴＸＲＦ(Total Reflection X-ray Fluorescence)法等を用いて分析する。
【０００４】
しかし、検査対象が窒化膜あるいは酸窒化膜である場合、従来の気相分解法では、分解時間に長時間かかり、フッ化水素酸と窒化膜あるいは窒酸化膜との間の反応によって生成するフッ化ケイ素アンモニア塩（（ＮＨ４）２ＳｉＦ４）の粒径が大きくなる。このフッ化ケイ素アンモニア塩が核となって水滴（分解液）が疎水性の基板上に凝縮する。分解時間が長いと、水滴（分解液）が大きくなり、フッ化ケイ素アンモニア塩を加熱処理で分解するのにはかなりの長時間かかる。また、長時間の分解により、半導体基板の裏面がフッ化水素酸に晒されて分解され、それにより形成されたフッ化ケイ素アンモニア塩がステージ等を汚すという問題もあった。従って、窒化膜あるいは窒酸化膜については、気相分解から回収または分析まで自動で実行する自動回収装置に適していなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１９０４０３号公報
【特許文献２】特開平９−２６４８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
気相分解を用いて窒化膜あるいは窒酸化膜を短時間で分析可能にする分析前処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態による分析前処理装置は、分析対象を収容可能な収容部を備える。減圧部は、収容部内の気圧を減圧する。導入部は、液体を気化して収容部内に導入する。第１供給部は、導入部に水を液体状態で供給する。第２供給部は、導入部にフッ化水素酸を気体状態で供給する。導入部は、液体状態の水を気化した水と気体状態のフッ化水素酸との混合気体を収容部内に導入する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る不純物分析装置１の平面図。
【図２】不純物分析装置１の正面図。
【図３】気相分解部１１の構成の一例を示す平面図。
【図４】試料回収部１３の構成の一例を示す平面図。
【図５】前処理装置１０内のチャンバ１００および処理ガス供給部１４０の構成の一例を示す図。
【図６】導入部１４３の構成の一例を示す図。
【図７】前処理装置１０を用いた気相分解工程の一例を示すフロー図。
【図８】金属分析時間を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る不純物分析装置１の平面図（横断面図） であり、図２ は不純物分析装置１の正面図（縦断面図）である。不純物分析装置１は、基板上に形成された分析対象としての材料膜に含まれる金属不純物を、気相分解（ＶＰＤ(Vapor Phase Decomposition）)を用いて分析する装置である。図１および図２に示すように、不純物分析装置１は、前処理装置１０と、蛍光Ｘ線分析装置２０と、搬送装置３０と、制御部４０とを備えている。不純物分析装置１は、気相分解から分析まで自動で実行する自動回収装置である。
【００１１】
尚、本実施形態では、ＴＸＲＦ法を用いて金属不純物を分析しているが、誘導結合プラズマ質量分析（ 以下、ＩＣＰ−ＭＳ（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry）法、あるいは、原子吸光分析（以下、ＡＡＳ（Atomic Absorption Spectrometry）法等を用いてもよい。
【００１２】
分析前処理装置としての前処理装置１０は、気相分解部１１と、加熱部１２と、試料回収部１３とを備えている。前処理装置１０は、不純物分析装置１内に組み込まれていてもよく、あるいは、不純物分析装置１内の他の構成と別体として設けられていてもよい。
【００１３】
蛍光Ｘ線分析装置（以下、単に、分析装置ともいう）２０は、Ｘ線を照射して基板上の被測定物の分析を行う。例えば、分析装置２０は、基板表面に対してＸ線を極めて低い角度で入射させ、Ｘ線が基板表面で全反射されることを利用して、基板表面の金属汚染を分析する全反射蛍光Ｘ線（ＴＸＲＦ）分析装置でよい。尚、分析装置２０は、金属を分析可能な装置であればよく、例えば、ＩＣＰ−ＭＳ装置、あるいは、ＡＡＳ装置等のいずれでもよい。
【００１４】
搬送装置３０は、例えば、ロボットハンド（図３および図４の３２参照）を有しており、基板を気相分解部１１、加熱部１２、試料回収部１３、分析装置２０の間で搬送可能である。制御部４０は、不純物分析装置の各部を制御する。
【００１５】
前処理装置１０の気相分解部１１は、処理ガスを用いて、基板表面の材料膜とともに、その材料膜中に存在する金属不純物を溶解させて、基板表面に保持する。気相分解部１１のより詳細な構成は、図３を参照して後述する。
【００１６】
前処理装置１０の加熱部１２は、基板を加熱して乾燥させる。例えば、加熱部１２は、ＰＴＦＥ製のチャンバを備えている。搬送装置３０は、加熱部１２のチャンバ内に基板を搬入し、あるいは、チャンバから基板を搬出することができる。加熱部１２のチャンバ内にはホットプレートが設けられ、基板はホットプレート上に載置されて加熱される。ホットプレートは基板よりも大きい。ホットプレートによる加熱温度は制御部４０により制御される。
【００１７】
前処理装置１０の試料回収部１３は、ノズルから基板の表面に回収液を供給し、基板を回転保持部で保持し回転させながら、ノズルで溶液を基板中心まで移動させる。これにより、基板表面に存在する被測定物（金属不純物）を溶液内に回収する。ＴＸＲＦ分析装置の場合、試料回収部１３内には、ランプ等の加熱手段が設けられており、被測定物を回収した溶液を加熱して被測定物を乾燥させるようになっている。試料回収部１３のより詳細な構成は、図４を参照して後述する。
【００１８】
図３は、気相分解部１１の構成の一例を示す平面図である。気相分解部１１は、基板Ｗ上の材料膜を処理ガスを用いて気相分解する。気相分解部１１は、チャンバ１００と、ステージ１１０と、仕切り板１２０と、搬入口１３０と、処理ガス供給部１４０と、真空ポンプ１５０とを備えている。
【００１９】
収容部としてのチャンバ１００は、搬入口１３０から搬入された基板Ｗを収容可能である。チャンバ１００には、例えば、ＰＴＦＥ(polytetrafluoroethylene)を用いる。チャンバ１００内は、減圧部としての真空ポンプ１５０によって減圧される。基板Ｗはその表面に分析対象としての材料膜（図示せず）を有する。
【００２０】
ステージ１１０は、チャンバ１００内において基板Ｗを載置可能に設けられている。ステージ１１０は、チャンバ１００の側壁から水平方向に張り出した仕切り板１２０を介してチャンバ１００内において固定されている。仕切り板１２０は、上記搬送装置３０のロボットアーム３２が干渉しないように、切欠きを有する。これにより、搬送装置３０は、搬入口１３０を介して基板Ｗをチャンバ１００内に搬入してステージ１１０上に載置することができ、かつ、基板Ｗをステージ１１０からチャンバ１００の外部へ搬出することができる。
【００２１】
処理ガス供給部１４０は、基板Ｗ上の材料膜（例えば、酸化膜、窒化膜、酸窒化膜等）を分解させる処理ガスをチャンバ１００内へ導入する。処理ガスは、材料膜を溶解させるガスであり、例えば、気体状態のフッ化水素酸と気体状態の水とを混合したフッ素含有ガスである。処理ガス供給部１４０の他に、基板Ｗの表面上を洗浄する洗浄液（例えば、純水）を供給する洗浄液供給管、不活性ガス（例えば、窒素）をチャンバ１００内に供給する不活性ガス供給管、チャンバ１００内の気体を排気する排気管（図示せず）が設けられていてもよい。これにより、気相分解部１１は、窒素等の不活性ガスを導入して処理ガスをパージすることができる。
【００２２】
図４は、試料回収部１３の構成の一例を示す平面図である。試料回収部１３は、気相分解部１１における材料膜の気相分解後に残留する被測定物（金属不純物）を分析のために回収する。試料回収部１３は、チャンバ３００と、ステージ３１０と、回収液移動部３２０と、回収液乾燥部３３０と、搬入口３４０と、真空ポンプ３５０とを備えている。尚、回収液乾燥部３３０は、ＴＸＲＦ分析装置に設けられているが、他のＩＣＰ−ＭＳ装置、あるいは、原子吸光分析装置には必ずしも設ける必要はない。
【００２３】
チャンバ３００は、搬入口３４０から搬入された基板Ｗを収容可能であり、例えば、ＰＴＦＥを用いる。チャンバ３００内は真空ポンプ３５０によって減圧される。ロボットアーム３２は、加熱処理後、加熱部１２から試料回収部１３へ基板Ｗを搬送し、搬入口３４０を介して基板Ｗをチャンバ３００内へ搬入する。
【００２４】
ステージ３１０は、チャンバ３００内において基板Ｗを載置可能に設けられている。ステージ３１０は、基板Ｗをほぼ水平に保持しながら回転させることができる。
【００２５】
回収液移動部３２０の一端にはノズル３２２が設けられている。回収液移動部３２０の他端は軸に接続されており、その軸を中心に回転可能に構成されている。回収液移動部３２０は、その軸を中心に回転することによって、ノズル３２２を基板Ｗの端部と中心部との間でほぼ水平に移動させることができる。ノズル３２２は、回収液を基板Ｗの表面に供給し、回収液を保持する。基板Ｗの表面は疎液性となっているので、回収液は、ノズル３２２の直下から流れず、ノズル３２２と基板Ｗとの間に保持され得る。回収液移動部３２０は、基板Ｗの表面に回収液を供給し、基板Ｗを回転させながら、回収液を基板Ｗの端部から中心まで移動させる。これにより、回収液が基板Ｗの表面全体を走査し、基板Ｗの表面上に存在する被測定物（金属不純物）を基板Ｗの中心に回収することができる。回収液は、例えば、約２％のフッ化水素酸と約２％の過酸化水素水との混合水溶液、または約１％フッ化水素酸と約３％過酸化水素水との混合水溶液でよい。さらに、回収液は、例えば、フッ化水素酸と塩酸と水との混合水溶液、塩酸と過酸化水素水との混合水溶液、あるいは、硝酸と塩酸とフッ化水素酸との混合水溶液でもよい。
【００２６】
回収液乾燥部３３０の一端には、基板Ｗ上の回収液に光を照射して回収液を加熱するランプ３３２が設けられている。回収液乾燥部３３０の他端は軸に接続されており、その軸を中心に回転可能に構成されている。回収液乾燥部３３０は、その軸を中心に回転することによって、ランプ３３２を基板Ｗの端部と中心部との間でほぼ水平に移動させることができる。ランプ３３２は、例えば、赤外ランプである。これにより、回収液乾燥部３３０は、被測定物を回収した回収液をランプ３３２によって加熱して被測定物を乾燥させる。回収液乾燥部３３０は、ランプ以外の加熱手段を用いて回収液を乾燥させてもよい。
【００２７】
尚、上記試料回収部１３は、ＴＸＲＦ法を用いて分析する場合について記載しているので、回収液乾燥部３３０は、基板Ｗの中心部において回収液を乾燥させている。しかし、ＩＣＰ−ＭＳ法またはＡＡＳ法を用いて分析する場合には、回収液乾燥部３３０は不要であり、回収液は、液体のままＩＣＰ−ＭＳ法またはＡＡＳ法の分析装置（図示せず）へ搬送される。
【００２８】
図５は、前処理装置１０内のチャンバ１００および処理ガス供給部１４０の構成の一例を示す図である。上述の通り、チャンバ１００は、基板Ｗを収容可能に構成されている。基板Ｗは、ステージ１１０上に載置される。チャンバ１００内の気圧は、図３の真空ポンプ１５０によって減圧される。
【００２９】
処理ガス供給部１４０は、第１供給部１４１と、第２供給部１４２と、導入部１４３と、配管１４４とを備える。
【００３０】
第１供給部１４１は、水を液体状態で収容しており、配管１４４を介して液体状態の水を導入部１４３へ供給する。例えば、第１供給部１４１は、液体の水を収容する槽である。配管１４４は、第１供給部１４１と導入部１４３との間を接続し、液体状態の水を導入部１４３まで搬送する。
【００３１】
第２供給部１４２は、フッ化水素酸を収容しており、気体状態のフッ化水素酸を導入部１４３へ供給する。例えば、第２供給部１４２は、気体状態のフッ化水素酸を圧縮して収容するフッ化水素酸ガスボンベでよい。この場合、フッ化水素酸は、圧縮されているので、第２供給部１４２内においては液体で収容されている場合もある。第２供給部１４２から導入部１４２へ供給されるときには、フッ化水素酸は、気体状態で供給される。また、第２供給部１４２に収容されているフッ化水素酸の濃度（純度）は非常に高く、少なくとも９９％以上の濃度を有し、好ましくは、ほぼ１００％に近い。
【００３２】
導入部１４３は、第１供給部１４１からの水を噴霧することによって気化させる。さらに、導入部１４３は、第２供給部１４２からの気体状態のフッ化水素酸を、気化された水に混合してチャンバ１００内へ導入する。導入部１４３は、例えば、ネブライザ等の噴霧器であり、フッ化水素酸ガスをキャリアとして用いて水を気化してチャンバ１００内へ導入する。
【００３３】
図６は、導入部１４３の構成の一例を示す図である。導入部１４３は、噴霧部１４３ａと、気液分離部１４３ｂとを備えている。
【００３４】
噴霧部１４３ａの一端には、液体供給口ＯＰ１が設けられている。液体供給口ＯＰ１は配管１４４に接続されており、液体状態の水を受け入れる。噴霧部１４３ａの他端には、噴霧口ＯＰ２が設けられている。噴霧口ＯＰ２は、気液分離部１４３ｂに接続されており、気液分離部１４３ｂへ向かって霧状の液体または気体を噴霧する。噴霧部１４３ａの液体供給口ＯＰ１と噴霧口ＯＰ２との間の途中には、気体供給口ＯＰ３が設けられている。気体供給口ＯＰ３は、第２供給部１４２に接続されており、フッ化水素酸ガスを受け入れる。
【００３５】
噴霧部１４３ａは、一端（液体供給口ＯＰ１）から他端（噴霧口ＯＰ３）へ向かって内径が小さくなっており、噴霧部１４３ａの液体供給口ＯＰ１からの圧力によって噴霧口ＯＰ３から霧状に液体または気体を噴出する。本実施形態では、噴霧部１４３ａは、液体の水を噴霧して気化するときに、気体状態のフッ化水素酸を混合して噴霧する。
【００３６】
気液分離部１４３ｂの一端の開口ＯＰ４は、噴霧部１４３ａの噴霧口ＯＰ２に接続されており、噴霧部１４３ａから噴霧された気体および液体の水および気体のフッ化水素酸を受け入れる。気液分離部１４３ｂの上部には、気体供給口ＯＰ５が設けられている。気体供給口ＯＰ５は、チャンバ１００に接続されており、気化された水および気体状態のフッ化水素酸の混合気体をチャンバ１００内へ導入する。気液分離部１４３ｂの下部には、液体排気口ＯＰ６がドレインとして設けられている。液体排気口ＯＰ６は、気化せずに液体のままとなっている水を気液分離部１４３ｂの外部へ排出する。液体状態の水は、重力で下方へ落下して、または、排液ポンプで強制的に液体排気口ＯＰ６から排出され得る。このように気液分離部１４３ｂは、気化された水と気体状態のフッ化水素酸との混合気体を液体の水から分離して、混合気体をチャンバ１００内へ導入し、液体の水を排出することがきる。
【００３７】
次に、本実施形態による気相分解工程を説明する。
【００３８】
図７は、前処理装置１０を用いた気相分解工程の一例を示すフロー図である。本実施形態では、分析対象は、例えば、半導体基板上に形成されたシリコン窒化膜である。シリコン窒化膜の膜厚は、例えば、約２００ｎｍである。前処理装置１０は、窒化膜または酸窒化膜に含まれる金属不純物を分析するために、前処理としてシリコン窒化膜を気相分解する。
【００３９】
まず、基板をステージ１１０上に載置する（Ｓ１０）。
【００４０】
次に、第２供給部１４２が、フッ化水素酸ガスを、例えば、約１リットル／分の流量で約５分間、チャンバ１００内へ流す（Ｓ２０）。これにより、チャンバ１００内をフッ化水素酸ガスで充満させる。このとき、第１供給部１４１は、水をチャンバ１００へ供給していない。従って、チャンバ１００は、フッ化水素酸ガスで充満しているものの、水分がほとんど無いため、シリコン窒化膜の気相分解はほとんど生じていない。
【００４１】
次に、ステップＳ２０のフッ化水素酸ガスの流量を維持しながら、第１供給部１４１が液体状態の水を、例えば、約５〜約５０マイクロリットル／分の流量で導入部１４３へ流す（Ｓ３０）。これにより、導入部１４３は、水の噴霧を開始し、気化した水と気体状態のフッ化水素酸ガスとの混合ガスをチャンバ１００内へ導入する（Ｓ４０）。混合ガスの導入を開始することによって、シリコン窒化膜の気相分解が開始される。混合ガスの導入は、例えば、約５分〜約１５分間実行される。これにより、シリコン窒化膜の気相分解が終了する（Ｓ５０）。本実施形態では、気化した水と気体状態のフッ化水素酸ガスとの混合ガスを用いてシリコン窒化膜を気相分解している。この場合、水分がシリコン窒化膜に対する濡れ性を良好にし、フッ化水素酸ガスがシリコン窒化膜に接触し易くなる。これにより、フッ化水素酸ガスによるシリコン窒化膜のエッチングレートが速くなり、シリコン窒化膜の気相分解が比較的短時間で済む。
【００４２】
シリコン窒化膜の気相分解後、窒素ガスを約１０分間チャンバ１００内に供給し、チャンバ１００内のガスをパージする。窒化膜の気相分解により、基板上には多量のシリコン化合物が析出する。
【００４３】
次に、基板を加熱部１２に搬送し、ホットプレート上に載置する。そして、約１１０℃ に加熱したホットプレート上で、基板を約１０分間加熱する。これにより、基板上の液滴（分解されたシリコン窒化膜）を乾燥させる。
【００４４】
次に、ホットプレートの温度を約２３０℃ に上げて、さらに約５分間加熱する。これにより、基板上の分解残渣（ステップＳ１０２で析出したシリコン化合物やフッ化ケイ素アンモニア塩（（ＮＨ４）２ＳｉＦ４））が除去される（Ｓ６０）。ここで、フッ化ケイ素アンモニア塩は、シリコン窒化膜の気相分解の処理時間が長いほど大きな粒子となる。従って、気相分解の処理時間が短く、フッ化ケイ素アンモニア塩の粒子が小さい場合には、他のシリコン化合物と同様に、熱処理によって除去され得る。
【００４５】
基板をリフトピン等でホットプレートから持ち上げて冷却した後、基板を試料回収部１３に搬送し、回転保持部に保持する。基板上に回収液を約０．１ｍｌ滴下し、基板全面を走査して、基板上の金属不純物を回収液中に回収する（Ｓ７０）。例えば、回収液には、フッ化水素酸を約２％、過酸化水素水を約２％含む混合液が用いられる。フッ化水素酸と過酸化水素水との混合液では回収効率が低い金属不純物を回収する場合には、回収液として、フッ化水素酸と塩酸と水との混合水溶液、塩酸と過酸化水素水との混合液、あるいは、硝酸と塩酸とフッ化水素酸との混合水溶液を用いてもよい。
【００４６】
その後、金属不純物を溶解した回収液を乾燥させてＴＸＲＦ法で分析する（Ｓ８０）。あるいは、回収液を乾燥させることなく、回収液をそのままＩＣＰ−ＭＳ法またはＡＡＳ法で分析する。これにより、シリコン窒化膜に含まれている金属不純物の種類や含有量等が判明する。
【００４７】
本実施形態による前処理装置１０は、液体状態の水を噴霧して気化する際に、気体状態のフッ化水素酸を水に混合し、気化された水と気体状態のフッ化水素酸との混合気体としてチャンバ１００内へ導入する。このとき供給されるフッ化水素酸ガスは、非常に高濃度であり、９９％以上（ほぼ１００％）の濃度を有する。これにより、気化された水とともに高濃度のフッ化水素酸をチャンバ１００内へ導入することができる。水分がシリコン窒化膜に対する濡れ性を良好にし、フッ化水素酸ガスがシリコン窒化膜に接触し易くなる。これにより、フッ化水素酸ガスによるシリコン窒化膜のエッチングレートが速くなり、シリコン窒化膜またはシリコン酸窒化膜の気相分解の時間が短縮される。気相分解の時間が短縮されることによって、金属分析全体の時間が短縮される。また、気相分解の時間が短いほど、気相分解後に基板上に残る分解残渣（例えば、フッ化ケイ素アンモニア塩等）の粒子は小さくなる。従って、熱処理によって分解残渣は容易に蒸発し、除去され得る。
【００４８】
もし、液体状態のフッ化水素酸を用いる場合には、フッ化水素酸の水溶液が一般に用いられる。しかし、このようなフッ化水素溶液のフッ化水素酸濃度は、約５０％以下である。従って、フッ化水素溶液を気化して気相分解に用いたとしても、フッ化水素酸の濃度が低すぎてシリコン窒化膜の気相分解に長時間（例えば、１０時間以上）かかる。この場合、金属分析全体の時間が長期化してしまうだけでなく、分解残渣（例えば、フッ化ケイ素アンモニア塩等）の粒子が大きくなる。従って、分解残渣を熱処理で除去することが困難になる。
【００４９】
また、水を用いないと、シリコン窒化膜に対するフッ化水素酸の濡れ性が悪く、フッ化水素酸がシリコン窒化膜に接触し難くなる。従って、フッ化水素酸ガスによるシリコン窒化膜のエッチングレートが遅くなり、シリコン窒化膜の気相分解が長期化する。
【００５０】
これに対し、本実施形態による前処理装置１０は、液体状態の水を噴霧して気化する際に、高濃度フッ化水素酸ガスをその水に混合し、気化された水と気体状態のフッ化水素酸との混合気体としてチャンバ１００内へ導入する。これにより、シリコン窒化膜の気相分解の時間が短縮され、シリコン窒化膜やシリコン酸窒化膜の金属分析時間を短縮化することができる。また、分解残渣の粒子を小さくし、分解残渣を容易に除去可能となる。
【００５１】
図８は、金属分析時間を示すグラフである。縦軸が時間を示す。気相分解されるシリコン窒化膜の膜厚は、約２００ｎｍであるとする。
【００５２】
グラフＡは、窒素ガスをキャリアガスとして用いて、フッ化水素酸溶液を導入部１４０で噴霧した場合の金属分析時間を示す。窒素ガスの流量は、約１リットル／分である。フッ化水素酸溶液のフッ化水素酸の濃度は、約５０％である。フッ酸化水素酸の流量（噴霧量）は、約１２００マイクロリットル／分である。
【００５３】
グラフＢは、本実施形態による高濃度のフッ化水素酸ガスをキャリアガスとして用いて水を導入部１４０で噴霧した場合の金属分析時間を示す。例えば、フッ化水素酸の流量は、約１リットル／分である。液体の水の流量（噴霧量）は、約２０マイクロリットル／分である。
【００５４】
グラフＡおよびＢにおいて、時間Ｔ１ａ、Ｔ１ｂは、シリコン窒化膜の気相分解時間を示す。時間Ｔ２ａ、Ｔ２ｂは、気相分解後の処理時間（残渣除去時間、金属回収時間、および、金属分析時間）である。
【００５５】
グラフＡとグラフＢとを比較すると、気相分解後の処理時間Ｔ２ａとＴ２ｂとの差は、比較的小さい。しかし、気相分解時間Ｔ１ａとＴ１ｂとの差が非常に大きい。即ち、気相分解時間Ｔ１ａは、気相分解時間Ｔ１ｂに比べて非常に長くなる。
【００５６】
上述の通り、液体状態のフッ化水素酸を用いる場合には、フッ化水素酸の濃度が低過ぎてシリコン窒化膜の気相分解に長時間かかる。また、水を用いていない場合には、フッ化水素酸ガスによるシリコン窒化膜のエッチングレートが遅くなり、シリコン窒化膜の気相分解が長期化する。これにより、グラフＡの気相分解時間Ｔ１ａは、非常に長くなる。
【００５７】
これに対し、本実施形態では、液体状態の水を噴霧して気化する際に、高濃度フッ化水素酸ガスをキャリアガスとしてその水に混合し、気化された水と気体状態のフッ化水素酸との混合気体としてチャンバ１００内へ導入する。これにより、シリコン窒化膜の気相分解の時間が短縮化される。本実施形態によれば、シリコン窒化膜の気相分解時間Ｔ１ｂが短いので、気相分解から回収処理または分析までを自動で実行する自動回収装置に適用可能である。
【００５８】
尚、気相分解時間は、シリコン窒化膜の膜厚に依存するため、統計または実測値に基づいて予め設定される。
【００５９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６０】
１  不純物分析装置、１０  前処理装置、２０  蛍光Ｘ線分析装置、３０  搬送装置、４０  制御部、１１  気相分解部、１２  加熱部、１３  試料回収部、１００、３００  チャンバ、１１０、３１０  ステージ、１３０、３４０  搬入口、１４０  処理ガス供給部、１５０、３５０  真空ポンプ、３２０  回収液移動部、３３０  回収液乾燥部
【図１】
0006530289.tif 000002
【図２】
0006530289.tif 000003
【図３】
0006530289.tif 000004
【図４】
0006530289.tif 000005
【図５】
0006530289.tif 000006
【図６】
0006530289.tif 000007
【図７】
0006530289.tif 000008
【図８】
0006530289.tif 000009