(57)【要約】  【課題】  シリコンウェーハ表面上の珪素を効率よく脱離することができるシリコンウェーハ表面の珪素脱離方法、この珪素脱離方法を適用することにより採取した液体サンプル中のシリコン含有量を低く抑えることができるようにしたシリコンウェーハ表層下領域の液体サンプル採取方法、及びこの採取方法により採取した液体サンプルを用いて分析することにより分析感度を向上させ高感度で安定した分析が行えるようにしたシリコンウェーハ表層下領域の金属不純物分析方法を提供する。  【解決手段】  ＨＦ溶液、ＨＮＯ3溶液及びＨ2ＯのそれぞれをＮ2ガスでバブリングする工程と、シリコンウェーハを収納したチャンバー内に前記それぞれの溶液の揮発蒸気を含んだＮ2ガスを導入し当該シリコンウェーハをエッチングする工程と、前記エッチングされたシリコンウェーハをＮ2ガスでブローすることにより前記シリコンウェーハ表面上の珪素を蒸発する工程と、を有するようにした。【選択図】図１
2008130696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＨＦ溶液、ＨＮＯ3溶液、及びＨ2ＯのそれぞれをＮ2ガスでバブリングする工程と、シリコンウェーハを収納したチャンバー内に前記それぞれの溶液の揮発蒸気を含んだＮ2ガスを導入し当該シリコンウェーハをエッチングする工程と、前記エッチングされたシリコンウェーハをＮ2ガスでブローすることにより前記シリコンウェーハ表面上の珪素を蒸発する工程と、を有することを特徴とするシリコンウェーハ表面の珪素脱離方法。
【請求項２】
ＨＦ溶液、ＨＮＯ3溶液、及びＨ2ＯのそれぞれをＮ2ガスでバブリングする工程と、シリコンウェーハを収納したチャンバー内に前記それぞれの溶液の揮発蒸気を含んだＮ2ガスを導入し当該シリコンウェーハをエッチングする工程と、前記エッチングされたシリコンウェーハを加熱することにより前記シリコンウェーハ表面上の珪素を蒸発する工程と、を有することを特徴とするシリコンウェーハ表面の珪素脱離方法。
【請求項３】
ＨＦ溶液をＮ2ガスでバブリングする工程と、請求項１又は２記載の方法により表面上の珪素が脱離されたシリコンウェーハを収納したチャンバー内に前記ＨＦ溶液の揮発蒸気を含んだＮ2ガスを導入し気相分解を行う工程と、前記気相分解されたシリコンウェーハ表面を混酸回収液で走査することによりシリコンウェーハ表層下領域の液体サンプルを採取する工程と、を有することを特徴とするシリコンウェーハ表層下領域の液体サンプル採取方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法により採取された液体サンプルを分析することを特徴とするシリコンウェーハ表層下領域の金属不純物分析方法。
【請求項５】
前記液体サンプルを分析する方法が、ＩＣＰ−ＭＳであることを特徴とする請求項４記載のシリコンウェーハ表層下領域の金属不純物分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハ表面の珪素脱離方法、この珪素脱離方法を適用したシリコンウェーハ表層下領域の液体サンプル採取方法、及びその液体サンプルを用いることによりシリコンウェーハ表層下領域の金属不純物を効果的に分析することができる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の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り、従って、シリコンウェーハ表面部分、特に表層下領域の汚染を正確に定性及び定量する技術が必要とされる。ここでシリコンウェーハ表層下領域とは表層から数ミクロンの領域を指す。
【０００３】
シリコンウェーハ表層下領域の金属不純物を分析するために最もよく用いられる方法は、気相分解法（ＶＰＤ）によりシリコンウェーハ表層下領域の金属不純物溶液中に、回収液を原子吸光分析法や誘導結合プラズマ質量分析法により分析し定量する方法である。
【０００４】
さらに具体的に言えば、シリコンウェーハ表層下の金属不純物を分析するためには、ＨＦ／ＨＮＯ3溶液でシリコンを直接分解するか、またはＨＦ／ＨＮＯ3蒸気でシリコンを分解後、残渣を酸溶液で回収し液体サンプルとするのが一般的である。しかしながら、そのようにして採取した液体サンプルにはマトリックスとしてのシリコンが大量に含有されるため、定量分析の精度、感度を劣化させるという問題があった。
【０００５】
一方で液体サンプル中のシリコン濃度を低減させるためにはフッ酸などを添加し加熱・蒸発させる方法が知られているが、添加するフッ酸自身の汚染の影響が避けられないといった問題があった。
【０００６】
また、液体サンプルとＨＦ／ＨＮＯ3溶液を別々に密閉容器内に配置し、容器ごと加熱することにより気相でシリコンフッ化物を生成、蒸発させる方法がある（特許文献１）。この方法によれば各種外乱汚染の影響を受けずに液体サンプル中シリコン濃度を低減させることが可能となるが、処理が煩雑で時間がかかる。
【特許文献１】特許第３７５５５８６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、シリコンウェーハ表面上の珪素を効率よく脱離することができるシリコンウェーハ表面の珪素脱離方法、この珪素脱離方法を適用することにより採取した液体サンプル中のシリコン含有量を低く抑えることができるようにしたシリコンウェーハ表層下領域の液体サンプル採取方法、及びこの採取方法により採取した液体サンプルを用いて分析することにより分析感度を向上させ高感度で安定した分析が行えるようにしたシリコンウェーハ表層下領域の金属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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のシリコンウェーハ表面の珪素脱離方法の第１の態様は、ＨＦ溶液、ＨＮＯ3溶液、及びＨ2ＯのそれぞれをＮ2ガスでバブリングする工程と、シリコンウェーハを収納したチャンバー内に前記それぞれの溶液の揮発蒸気を含んだＮ2ガスを導入し当該シリコンウェーハをエッチングする工程と、前記エッチングされたシリコンウェーハをＮ2ガスでブローすることにより前記シリコンウェーハ表面上の珪素を蒸発する工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明のシリコンウェーハ表面の珪素脱離方法の第２の態様は、ＨＦ溶液、ＨＮＯ3溶液、及びＨ2ＯのそれぞれをＮ2ガスでバブリングする工程と、シリコンウェーハを収納したチャンバー内に前記それぞれの溶液の揮発蒸気を含んだＮ2ガスを導入し当該シリコンウェーハをエッチングする工程と、前記エッチングされたシリコンウェーハを加熱することにより前記シリコンウェーハ表面上の珪素を蒸発する工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明のシリコンウェーハ表層下領域の液体サンプル採取方法は、ＨＦ溶液をＮ2ガスでバブリングする工程と、本発明のシリコンウェーハ表面の珪素脱離方法により表面上の珪素が脱離されたシリコンウェーハを収納したチャンバー内に前記ＨＦ溶液の揮発蒸気を含んだＮ2ガスを導入し気相分解を行う工程と、前記気相分解されたシリコンウェーハ表面を混酸回収液で走査することによりシリコンウェーハ表層下領域の液体サンプルを採取する工程と、を有することを特徴とする。ここでシリコンウェーハ表層下とは表層から数ミクロンの領域を指す。
【００１１】
本発明のシリコンウェーハ表層下領域の金属不純物分析方法は、上記した本発明のシリコンウェーハ表層下領域の液体サンプル採取方法により採取された液体サンプルを分析することを特徴とする。
【００１２】
本発明のシリコンウェーハ表層下領域の金属不純物分析方法において、前記液体サンプルを分析する方法としては、ＩＣＰ−ＭＳを用いることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のシリコンウェーハ表面の珪素脱離方法によれば、シリコンウェーハ表面の珪素を効率よく脱離することができる。本発明のシリコンウェーハ表層下領域の液体サンプル採取方法によれば、本発明のシリコンウェーハ表面の珪素脱離方法を適用することによりシリコン含有量を低く抑えた状態でシリコンウェーハ表層下領域の液体サンプルを採取することができる。本発明のシリコンウェーハ表層下領域の金属不純物分析方法によれば、本発明のシリコンウェーハ表層下領域の液体サンプル採取方法により採取した液体サンプルを用いて分析することにより分析感度を向上させ高感度で安定した分析が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明するが、図示例は本発明の好ましい実施の形態を示すもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り、種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００１５】
図１は本発明のシリコンウェーハ表層下領域の金属不純物分析方法の工程順の１例を示すフローチャートである。図２は図１のフローチャートの冷却工程におけるウェーハ処理装置の状態を示す概略説明摘示図である。図３は図１のフローチャートの第１ＨＦエッチング工程におけるウェーハ処理装置の状態を示す概略説明摘示図である。図４は図１のフローチャートの混酸エッチング工程におけるウェーハ処理装置の状態を示す概略説明摘示図である。図５は図１のフローチャートのＮ2ガスブロー工程におけるウェーハ処理装置の状態を示す概略説明摘示図である。図６は図１のフローチャートの第２ＨＦエッチング工程におけるウェーハ処理装置の状態を示す概略説明摘示図である。図７は図１のフローチャートの液体サンプル回収工程における液体サンプルの回収採取の一態様を示す模式図で、（a）はシリコンウェーハ上に混酸回収液を滴下した状態、及び（ｂ）は混酸回収液を走査する状態をそれぞれ示す。図８は本発明のシリコンウェーハ表層下領域の金属不純物分析方法の工程順の他の例を示すフローチャートである。図９は図８のフローチャートの加熱工程におけるホットプレートによる分解生成物の蒸発脱離の一態様を示す概略説明摘示図である。
【００１６】
図２〜図６において、符号１０はウェーハ処理装置を構成する気相分解チャンバーで、シリコンウェーハ１２を上面に載置するウェーハステージ１４と、ウェーハステージ１４の上方を覆うように設置されたフード部材１６を有している。ウェーハステージ１４は上面に載置されるシリコンウェーハ１２を冷却するための冷却プレートとして作用することができるように図示しない温度調節機構が付設されている。１８はウェーハステージ１４の周辺部に穿設されたガス導入路で、ウェーハステージ１４の上面に開口されたガス導入口１９に連通している。ガス導入路１８は、後述するＨＦ揮発蒸気（図３及び図６）、混合揮発蒸気（図４）及びＮ2ガス（図５）等の各種のガスをガス導入口１９を介してチャンバー１０内に導入する作用を果たす。２０はウェーハステージ１４の上面に設けられたガス排気口で、チャンバー１０内に導入されたガスをガス排気路２１を通して外部に排気する作用を行う。
【００１７】
符号２２は混合器で、第１連通管２４及び第２連通管２６を介して前記ガス導入路１８，１８に連通している。２８はＨＦ用バブリングボトルで、ＨＦ溶液３０を収容するボトル本体３２を有している。ボトル本体３２の上面には第１バルブ機構３４が設置されている。この第１バルブ機構３４にはＮ2ガス８０ａを導入する第１Ｎ2導入管３６が連通されている。第１バルブ機構３４は第１連結管３８によって前記混合器２２に連通している。第１Ｎ2導入管３６と第１連結管３８とは第１バルブ機構３４に設けられた第１バルブ３４ａによって遮断可能に連通接続されている。４０は第１Ｎ2導入管３６からＮ2ガスをＨＦ溶液３０中に注入する第１Ｎ2注入管で、その先端注入口はＨＦ溶液３０の液面下に位置するように設置される。第１Ｎ2導入管３６と第１Ｎ2注入管４０とは第１バルブ機構３４に設けられた第２バルブ３４ｂによって遮断可能に連通接続されている。４２はＨＦ用バブリングボトル２８内に発生したＨＦ溶液３０の揮発蒸気を含むＮ2ガス８１を第１連結管３８に排出誘導するＨＦ蒸気排出管である。ＨＦ蒸気排出管４２と第１連結管３８とは第１バルブ機構３４に設けられた第３バルブ３４ｃによって遮断可能に連通接続されている。
【００１８】
４４はＨＮＯ3用バブリングボトルで、ＨＮＯ3溶液４６を収容するボトル本体４８を有している。ボトル本体４８の上面には第２バルブ機構５０が設置されている。この第２バルブ機構５０にはＮ2ガス８０ｂを導入する第２Ｎ2導入管５２が連通されている。第２バルブ機構５０は第２連結管５４によって前記混合器２２に連通している。第２Ｎ2導入管５２と第２連結管５４とは第２バルブ機構５０に設けられた第４バルブ５０ａによって遮断可能に連通接続されている。５６は第２Ｎ2導入管５２からＮ2ガス８０ｂをＨＮＯ3溶液４６中に注入する第２Ｎ2注入管で、その先端注入口はＨＮＯ3溶液４６の液面下に位置するように設置される。第２Ｎ2導入管５２と第２Ｎ2注入管５６とは第２バルブ機構５０に設けられた第５バルブ５０ｂによって遮断可能に連通接続されている。５８はＨＮＯ3用バブリングボトル４４内に発生したＨＮＯ3溶液４６の揮発蒸気を含むＮ2ガス８２を第２連結管５４に排出誘導するＨＮＯ3蒸気排出管である。ＨＮＯ3蒸気排出管５８と第２連結管５４とは第２バルブ機構５０に設けられた第６バルブ５０ｃによって遮断可能に連通接続されている。
【００１９】
６０はＨ2Ｏ用バブリングボトルで、Ｈ2Ｏ６２を収容するボトル本体６４を有している。ボトル本体６４の上面には第３バルブ機構６６が設置されている。この第３バルブ機構６６にはＮ2ガス８０ｃを導入する第３Ｎ2導入管６８が連通されている。第３バルブ機構６６は第３連結管７０によって前記混合器２２に連通している。第３Ｎ2導入管６８と第３連結管７０とは第３バルブ機構６６に設けられた第７バルブ６６ａによって遮断可能に連通接続されている。７２は第３Ｎ2導入管６８からＮ2ガスをＨ2Ｏ６２中に注入する第３Ｎ2注入管で、その先端注入口はＨ2Ｏ６２の液面下に位置するように設置される。第３Ｎ2導入管６８と第３Ｎ2注入管７２とは第３バルブ機構６６に設けられた第８バルブ６６ｂによって遮断可能に連通接続されている。７４はＨ2Ｏ用バブリングボトル６０内に発生したＨ2Ｏ６２の揮発蒸気を含むＮ2ガス８４を第３連結管７０に排出誘導するＨ2Ｏ蒸気排出管である。Ｈ2Ｏ蒸気排出管７４と第３連結管７０とは第３バルブ機構６６に設けられた第９バルブ６６ｃによって遮断可能に連通接続されている。
【００２０】
以下に図１のフローチャートを用いて本発明のシリコンウェーハ表層下領域の金属不純物分析方法の手順について説明する。まず、シリコンウェーハ１２をチャンバー１０内のウェーハステージ１４に載置し所定温度（例えば、１５℃）まで冷却する（冷却工程、ステップ１００、図２）。この冷却工程では、第１バルブ機構３４（第１バルブ３４ａ、第２バルブ３４ｂ、第３バルブ３４ｃ）、第２バルブ機構５０（第４バルブ５０ａ、第５バルブ５０ｂ、第６バルブ５０ｃ）、及び第３バルブ機構６６（第７バルブ６６ａ、第８バルブ６６ｂ、第９バルブ６６ｃ）はいずれも閉状態である。
【００２１】
次に、第１バルブ３４ａ：閉、第２バルブ３４ｂ：開、及び第３バルブ３４ｃ：開の状態とし、残りのバルブはいずれも閉の状態とする。この状態で、第１Ｎ2ガス８０ａを第１Ｎ2導入管３６及び第１Ｎ2注入管４０を介してＨＦ溶液３０内に注入してバブリングし、ＨＦ用バブリングボトル２８内に発生したＨＦ揮発蒸気含有Ｎ2ガス８１をＨＦ蒸気排出管４２、第１連結管３８、混合器２２、第１連通管２４、第２連通管２６、ガス導入路１８，１８及びガス導入口１９，１９を介してシリコンウェーハ１２を収納したチャンバー１０内に導入し、シリコンウェーハ表層のエッチング（自然酸化膜１２ａの除去）を行う（第１ＨＦエッチング工程、ステップ１０２、図３）。第１ＨＦエッチング終了後はチャンバー１０内のＨＦ揮発蒸気含有Ｎ2ガス８１はガス排気口２０及びガス排気路２１から排気される。
【００２２】
続いて、第１バルブ３４ａ、第２バルブ３４ｂ及び第３バルブ３４ｃは上記した状態のままとしておき、さらに第４バルブ５０ａ：閉、第５バルブ５０ｂ：開、第６バルブ５０ｃ：開、第７バルブ６６ａ：閉、第８バルブ６６ｂ：開、第９バルブ６６ｃ：開の状態とする。この状態で、第１Ｎ2ガス８０ａを第１Ｎ2導入管３６及び第１Ｎ2注入管４０を介してＨＦ溶液３０内に注入してバブリングし、ＨＦ用バブリングボトル２８内に発生したＨＦ揮発蒸気含有Ｎ2ガス８１をＨＦ蒸気排出管４２及び第１連結管３８を介して混合器２２に導入する。また、第２Ｎ2ガス８０ｂを第２Ｎ2導入管５２及び第２Ｎ2注入管５６を介してＨＮＯ3溶液４６内に注入してバブリングし、ＨＮＯ3用バブリングボトル４４内に発生したＨＮＯ3揮発蒸気含有Ｎ2ガス８２をＨＮＯ3蒸気排出管５８及び第２連結管５４を介して混合器２２に導入する。さらに、第３Ｎ2ガス８０ｃを第３Ｎ2導入管６８及び第３Ｎ2注入管７２を介してＨ2Ｏ６２内に注入してバブリングし、Ｈ2Ｏ用バブリングボトル６０内に発生したＨ2Ｏ揮発蒸気含有Ｎ2ガス８４をＨ2Ｏ蒸気排出管７４及び第３連結管７０を介して混合器２２に導入する。混合器２２において、ＨＦ揮発蒸気含有Ｎ2ガス８１、ＨＮＯ3揮発蒸気含有Ｎ2ガス８２及びＨ2Ｏ揮発蒸気含有Ｎ2ガス８４は混合され、その混合蒸気含有Ｎ2ガス８６は第１連通管２４、第２連通管２６、ガス導入路１８，１８及びガス導入口１９，１９を介してシリコンウェーハ１２を収納したチャンバー１０内に導入される。導入された混合蒸気含有Ｎ2ガス８６によってチャンバー１０内のシリコンウェーハ１２がエッチングされる（混酸エッチング工程、ステップ１０４、図４）。上記混合蒸気含有Ｎ2ガス８６の流量及びエッチング時間を適切に制御することにより、シリコンウェーハ１２の表層下のエッチオフ量を制御できる。
【００２３】
上述したように、ステップ１０２からステップ１０４において、チャンバー１０内への導入ガスは、ＨＦ揮発蒸気含有Ｎ2ガス８１から混合（ＨＦ／ＨＮＯ3／Ｈ2Ｏ）蒸気含有Ｎ2ガス８６へ切り替えられるが、ステップ１０２であらかじめシリコンウェーハ面の自然酸化膜１２ａがエッチングにより除去されるため、ステップ１０４においては混合（ＨＦ／ＨＮＯ3／Ｈ2Ｏ）蒸気含有Ｎ2ガス８６によるシリコンウェーハ１２のエッチングが自然酸化膜によって妨げられるという現象は発生せず、シリコンエッチオフ量のより正確な制御が可能となる。なお、シリコンウェーハ１２の表層下の上記エッチングにより気相分解が行われ、分解生成物としてフッ化シリコン化合物１２ｂが生成する。上記混酸エッチング終了後はチャンバー１０内の混合（ＨＦ／ＨＮＯ3／Ｈ2Ｏ）蒸気含有Ｎ2ガス８６はガス排気口２０及びガス排気路２１から排気される。
【００２４】
次いで、第１バルブ３４ａ：開、第２バルブ３４ｂ：閉、第３バルブ３４ｃ：閉、第４バルブ５０ａ：開、第５バルブ５０ｂ：閉、第６バルブ５０ｃ：閉、第７バルブ６６ａ：開、第８バルブ６６ｂ：閉、第９バルブ６６ｃ：閉の状態とする。この状態で、第１Ｎ2ガス８０ａを第１Ｎ2導入管３６に導入すると、第１連結管３８を介してそのまま混合器２２に導入される。また、第２Ｎ2ガス８０ｂを第２Ｎ2導入管５２に導入すると、第２連結管５４を介してそのまま混合器２２に導入される。さらに、第３Ｎ2ガス８０ｃを第３Ｎ2導入管６８に導入すると、第３連結管７０を介してそのまま混合器２２に導入する。混合器２２に導入され一体化された第１〜第３のＮ2ガス８０は、第１連通管２４、第２連通管２６、ガス導入路１８，１８及びガス導入口１９，１９を介してシリコンウェーハ１２を収納したチャンバー１０内に導入され、表層下の気相分解が完了したシリコンウェーハに対するＮ2ガスブローを数分間行う（Ｎ2ガスブロー工程、ステップ１０６、図５）。このＮ2ガスブローにより、シリコンウェーハ１２の表層下の気相分解が完了したシリコンウェーハの分解生成物（フッ化シリコン化合物）１２ｂの内の約９０重量％以上が蒸発脱離する。なお、Ｎ2ガスブローによるシリコンウェーハの分解生成物（フッ化シリコン化合物）１２ｂの蒸発脱離処理は、シリコンウェーハのエッチオフ量が少ない場合に特に有効である。上記Ｎ2ガスブロー終了後はチャンバー１０内のＮ2ガス８０はガス排気口２０及びガス排気路２１から排気される。
【００２５】
その後、第１バルブ３４ａ：閉、第２バルブ３４ｂ：開、及び第３バルブ３４ｃ：開の状態とし、残りのバルブはいずれも閉の状態とする。この状態で、第１Ｎ2ガス８０ａを第１Ｎ2導入管３６及び第１Ｎ2注入管４０を介してＨＦ溶液３０内に注入してバブリングし、ＨＦ用バブリングボトル２８内に発生したＨＦ揮発蒸気含有Ｎ2ガス８１をＨＦ蒸気排出管４２、第１連結管３８、混合器２２、第１連通管２４、第２連通管２６、ガス導入路１８，１８及びガス導入口１９，１９を介してシリコンウェーハ１２を収納したチャンバー１０内に導入し、シリコンウェーハ１２の表層１２ｃのエッチングを、例えば、５分間程度行う（第２ＨＦエッチング工程、ステップ１０８、図６）。この第２ＨＦエッチングによりシリコンウェーハ１２の表層１２ｃの気相分解が行われ、シリコンウェーハ１２の表面がより撥水性となり、後述する混酸回収液によるシリコンウェーハ表面の液体サンプルの回収が容易に出来る。
【００２６】
次に、混酸回収液（ＨＦ／Ｈ2Ｏ2水溶液等）によってシリコンウェーハ表面から液体サンプルを回収採取する(液体サンプル回収工程、ステップ１１０)。ここで、上記撥水性としたシリコンウェーハ１２の表面を混酸回収液の液滴で走査することにより、シリコン含有量を低減させた液体サンプルを回収採取することができる。上記液体サンプルの回収は、市販の液滴回収装置でも基本的に可能であるが、例えば、図７に示した態様で回収することができる。図７は図１に示した工程における液体サンプルの回収採取の一態様を示す模式図で、（a）はシリコンウェーハ上に混酸回収液を滴下した状態、及び（ｂ）は混酸回収液をスキャナーで走査する状態をそれぞれ示す。図７（a）において、９０は回転可能に設置される回転基台で、その上面にはシリコンウェーハ１２を支持する複数本の支持ピン９１が立設されている。９２はピペットで、シリコンウェーハ１２上面に混酸回収液の液滴９３を滴下する作用を行う。シリコンウェーハ１２上面に滴下された液滴９３はスキャナーのスキャンヘッド９４が液滴９３を抑えつつ、図７（ｂ）に示した破線矢印９５のようにシリコンウェーハ１２の中心から周辺部の間を平行移動しかつ回転基台９０が実線矢印９６のように回転することによって上記液滴９３はシリコンウェーハ１２の上面を満遍なく走査し、シリコンウェーハ１２上面からの液体サンプルの回収を行うことができる。
【００２７】
なお、上述したようにシリコンウェーハ上に生成されたシリコン分解生成物の回収処理は、シリコンウェーハ表面にＨＦ／Ｈ2Ｏ2水溶液等からなる混酸回収液を滴下して、シリコンウェーハ表面上を一様に走査して回収処理した後、その回収液を回収することによって行えばよい。この回収液として、特にＨＦ濃度が１．５〜３．５重量％程度、Ｈ2Ｏ2が０．５〜２．５重量％程度であるＨＦ／Ｈ2Ｏ2水溶液を用いると、効率的にシリコンウェーハ表面からシリコン分解生成物を回収できるので好ましい。
【００２８】
最後に、採取された液体サンプルを分析する（液体サンプル分析工程、ステップ１１２）。通常は、採取された液体サンプルは希釈液（例えば、１０重量％ＨＦ溶液）で希釈して分析されるが、本発明によれば、最終的に採取された液体サンプルのシリコン含有量が低いためその希釈倍率を抑えた状態でＩＣＰ−ＭＳによる定量分析が可能である。さらにそれを再度シリコンウェーハ上に滴下乾燥することによりＴＸＲＦ（全反射蛍光Ｘ線分析）による定量も可能となる。
【００２９】
上述した図１のフローチャートでは、Ｎ2ガスブローによるシリコンウェーハの分解生成物（フッ化シリコン化合物）１２ｂの蒸発脱離処理（ステップ１０６、図５）について説明したが、この蒸発脱離処理としてはホットプレート上で加熱することによって行うことも可能で有り、その場合を図８及び図９を用いて説明する。図８は本発明のシリコンウェーハ表層下領域の金属不純物分析方法の工程順の他の例を示すフローチャートである。図９は図８に示した工程におけるホットプレートによる分解生成物の蒸発脱離の一態様を示す概略説明摘示図である。
【００３０】
図８において、ステップ１００〜ステップ１０４については図１の場合と同様であるので再度の説明は省略する。図８においては、エッチング工程(ステップ１０４)を経たシリコンウェーハ１２に対して、図１のＮ2ガスブロー工程（ステップ１０６）の替わりに加熱工程（１０６a）及び冷却工程（１０６ｂ）を実施するものである。この加熱工程は、図９に示すようにホットプレート９７上にシリコンウェーハ１２を載置し、数十分間加熱することによりシリコンウェーハ１２上の分解生成物（フッ化シリコン化合物）１２ｂを蒸発させる(ステップ１０６a)。上記ホットプレートの温度は、例えば１００℃〜１５０℃程度とすればよい。過熱蒸発処理の終了したシリコンウェーハ１２は続いて常温程度まで冷却される（１０６ｂ）。この分解生成物（フッ化シリコン化合物）１２ｂを蒸発させたシリコンウェーハは、図１のステップ１０８〜ステップ１１２と同様の処理を受けてその液体サンプルの分析が行われる。図８のステップ１０８〜ステップ１１２は図１の場合と同様であり、再度の説明は省略する。なお、図９の例では、ホットプレート９７を別体として設けた場合を示したが、チャンバー１０のウェーハステージ１４にホットプレート機能をもたせることによりチャンバー１０内で上記加熱処理を行うこともできる。
【００３１】
図１のフローチャートで示した分析手順については、気相分解チャンバー、及び液滴回収装置を同一装置内に組み込み、また図８のフローチャートで示した分析手順については、気相分解チャンバー、ホットプレート及び液滴回収装置を同一装置内に組み込み、ソフトウェア制御することにより完全自動化が可能である。
【実施例】
【００３２】
以下に本発明の実施例を挙げて具体的に説明するが、この実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるものではない。
【００３３】
（実施例1）
図１のフローチャートに従って、図２〜図６と同様の装置を用いてシリコンウェーハから液体サンプルを得て、その分析を行った例を以下に述べる。まず、直径３００ｍｍ、Ｐ型、結晶方位＜１００＞のシリコンウェーハをチャンバー内に搬送し、ステージ温度を１５℃に下げる（図２）。Ｎ2ガスを用いて５Ｌ／ｍｉｎでバブリングボトル内のＨＦ溶液（５０重量％、１５０ｍｌ）をバブリングし、ＨＦ揮発蒸気をチャンバー内に送り込み、５分間の気相分解を行い、自然酸化膜を除去した（図３）。自然酸化膜をあらかじめ除去しておくことにより、自然酸化膜がＨＦ／ＨＮＯ3によるシリコンエッチングの妨げとならず、シリコンエッチオフ量のより正確な制御が可能となる。
【００３４】
次に、Ｎ2ガスを用いてＨＦバブリングボトル内のＨＦ溶液（５０重量％、１５０ｍｌ）、ＨＮＯ3バブリングボトル内のＨＮＯ3溶液（６８重量％、１５０ｍｌ）、Ｈ2Ｏバブリングボトル内のＨ2Ｏ（１５０ｍｌ）をそれぞれバブリングし、それぞれの揮発蒸気を含んだＮ2ガスをシリコンウェーハを収納したチャンバー内に導入し、エッチング（エッチング代：０．２μｍ）を行なった（図４）。この時のＮ2ガスバブリング流量比はＨＦ／ＨＮＯ3／Ｈ2Ｏ＝９：８：３とした。Ｎ2ガス流量及び時間を適切に制御することにより、シリコン表層下のエッチオフ量を制御できる。
【００３５】
上記エッチングにより、表層下の気相分解が完了したシリコンウェーハをチャンバー内で３０Ｌ／ｍｉｎのＮ2ガスでブローを行う事で分解生成物（フッ化シリコン化合物）を蒸発させた（図５）。表層から１ミクロン以下の領域ではＮ2ブローを数分間行なうことにより、約８０重量％以上の分解生成物（フッ化シリコン化合物）が蒸発した。
【００３６】
次に、Ｎ2ガスを用いて５Ｌ／ｍｉｎでＨＦバブリングボトル内のＨＦ溶液（５０重量％、１５０ｍｌ）をバブリングし、ＨＦ揮発蒸気をチャンバー内に送り込み、５分間の気相分解を行い、シリコンウェーハ表面をより撥水性にした（図６）。ＨＦ揮発蒸気でシリコンウェーハの表面を気相分解することでシリコンウェーハ表面の混酸回収液での回収が容易に出来る。
【００３７】
図７と同様の装置を用い、上記シリコンウェーハの表面に混酸回収液（ＨＦ／Ｈ2Ｏ2水溶液）を滴下し、液体サンプルを採取回収した。採取した液体サンプルをＨＦ溶液（１０重量％）で希釈後、ＩＣＰ−ＭＳでシリコンウェーハの表層下領域のＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕの分析を行なった。シリコンウェーハの金属不純物の分析の高感度化が図れることを確認した。
【００３８】
（実施例２）
図８のフローチャートに従って、図２〜図４、図６及び図９と同様の装置を用いて直径３００ｍｍ、Ｐ型、結晶方位＜１００＞のシリコンウェーハから液体サンプルを得て、その分析を行った他の例を以下に述べる。実施例1と実施例２の違いは、分解生成物（フッ化シリコン化合物）の蒸発をＮ2ガスブローで行う（実施例1）か、加熱処理で行う（実施例２）かであり、その他は同一工程であるので上記相違点のみについて説明する。実施例1と同様の手順で、エッチング（エッチング代：０．２μｍ）により表層下の気相分解が完了したシリコンウェーハを、図９と同様のホットプレート上で１２０℃で３０分間加熱し、分解生成物（フッ化シリコン化合物）を蒸発させた。上記加熱により、約９０重量％以上の分解生成物（フッ化シリコン化合物）が蒸発した。蒸発終了後のシリコンウェーハを冷却した。このシリコンウェーハについて実施例1と同様の工程を実施した後、同様の手順で液体サンプルを採取回収し、そのＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕの分析を行い、同様に分析の高感度化が図れることを確認した。
【００３９】
（比較例１）
Ｎ2ブロー及びホットプレート加熱を行わない以外は実施例１、２と同様な条件でＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕの分析を行った。結果は表のとおり。Ｎ2ブロー及びホットプレート加熱を行わない場合（Ｓｉマトリックス除去なし）は液体サンプルを更に約１０倍希釈しなければならず、検出感度が下がり検出が困難であった。
【００４０】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明のシリコンウェーハ表層下領域の金属不純物分析方法の工程順の１例を示すフローチャートである。
【図２】図１のフローチャートの冷却工程におけるウェーハ処理装置の状態を示す概略説明摘示図である。
【図３】図１のフローチャートの第１ＨＦエッチング工程におけるウェーハ処理装置の状態を示す概略説明摘示図である。
【図４】図１のフローチャートの混酸エッチング工程におけるウェーハ処理装置の状態を示す概略説明摘示図である。
【図５】図１のフローチャートのＮ2ガスブロー工程におけるウェーハ処理装置の状態を示す概略説明摘示図である。
【図６】図１のフローチャートの第２ＨＦエッチング工程におけるウェーハ処理装置の状態を示す概略説明摘示図である。
【図７】図１のフローチャートの液体サンプル回収工程における液体サンプルの回収採取の一態様を示す模式図で、（a）はシリコンウェーハ上に混酸回収液を滴下した状態、及び（ｂ）は混酸回収液を走査する状態をそれぞれ示す。
【図８】本発明のシリコンウェーハ表層下領域の金属不純物分析方法の工程順の他の例を示すフローチャートである。
【図９】図８のフローチャートの加熱工程におけるホットプレートによる分解生成物の蒸発脱離の一態様を示す概略説明摘示図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０：チャンバー、１２：シリコンウェーハ、１４：ウェーハステージ、１６：フード部材、１８：ガス導入路、１９：ガス導入口。２０：ガス排気口、２１：ガス排気路、２２：混合器、２４：第１連通管、２６：第２連通管、２８：ＨＦ用バブリングボトル、３０：ＨＦ溶液、３２：ボトル本体、３４：第１バルブ機構、３４ａ：第１バルブ、３４ｂ：第２バルブ、３４ｃ：第３バルブ、３６：第１Ｎ2導入管、３８：第１連結管、４０：第１Ｎ2注入管、４２：ＨＦ蒸気排出管、４４：ＨＮＯ3用バブリングボトル、４６：ＨＮＯ3溶液、４８：ボトル本体、５０：第２バルブ機構、５０ａ：第４バルブ、５０ｂ：第５バルブ、５０ｃ：第６バルブ、５２：第２Ｎ2導入管、５４：第２連結管、５６：第２Ｎ2注入管、５８：ＨＮＯ3蒸気排出管、６０：Ｈ2Ｏ用バブリングボトル、６２：Ｈ2Ｏ、６４：ボトル本体、６６：第３バルブ機構、６６ａ：第７バルブ、６６ｂ：第８バルブ、６６ｃ：第９バルブ、６８：第３Ｎ2導入管、７０：第３連結管、７２：第３Ｎ2注入管、７４：Ｈ2Ｏ蒸気排出管、８０：第１〜第３Ｎ2ガス、８０ａ：第１Ｎ2ガス、８０ｂ：第２Ｎ2ガス、８０ｃ：第３Ｎ2ガス、８１：ＨＦ揮発蒸気含有Ｎ2ガス、８２：ＨＮＯ3揮発蒸気含有Ｎ2ガス、８４：Ｈ2Ｏ揮発蒸気含有Ｎ2ガス、８６：混合蒸気含有Ｎ2ガス、９０：回転基台、９１：支持ピン、９３：混酸回収液の液滴、９４：スキャンヘッド、９５，９６：矢印、９７：ホットプレート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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