JP4973629B2 - Substrate processing apparatus and impurity analysis method for silicon substrate - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to a substrate processing apparatus for analyzing a trace amount of metal components in a silicon substrate and a method for analyzing impurities in a silicon substrate.
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。
A silicon substrate used as a semiconductor substrate is known to have a great influence on the electrical characteristics of a semiconductor device if even a very small amount of metal impurities such as iron and copper is present.
For this reason, a highly sensitive detection method for the trace amount of metal impurities on the surface of the silicon substrate and contamination analysis is required, and various analysis techniques and apparatuses have been proposed. Among these techniques, the vapor phase decomposition (VPD) method is used as a particularly sensitive detection method.
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。 In the vapor phase decomposition (VPD) method, the surface of a silicon substrate is etched with a mixed acid gas containing hydrofluoric acid and nitric acid as main components. Etching generates a gel-like silicon residue, and a trace amount of metal impurities in the silicon substrate is concentrated in the silicon residue. This silicon residue is dissolved in an acid solution, and the amount of metal impurities is evaluated with an ICP-MS measuring instrument or the like.
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。 As a typical analysis technique or apparatus for this vapor phase decomposition method (VPD), a container containing siliceous material and nitric acid and hydrofluoric acid are stored in a sealed container in a sealed state, and then the sealed container is added. A method for decomposing a semiconductor sample, characterized in that nitric acid and hydrofluoric acid are evaporated to form a nitric acid-rich acid vapor to form a surface layer of a siliceous analysis sample as an ammonium salt compound (for example, Patent Document 1) And a substrate processing apparatus for processing a substrate having a first layer forming a surface, wherein a vapor of a first solution capable of dissolving the first layer is blown locally on the surface of the substrate. A substrate processing apparatus comprising: a local vapor phase decomposition apparatus capable of moving; and a local position moving apparatus capable of relatively moving a local position, which is a local position where steam is blown, along the surface of the substrate (for example, a patent) Reference 2) opened It is.
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。 On the other hand, in the recent semiconductor business, a semiconductor substrate having a multilayer structure is also manufactured, and there is a demand for a highly sensitive detection method for analyzing trace amounts of metal impurities and contamination in each layer in the depth direction as well as the surface layer portion. It has come to be.
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。
In recent high-performance devices, a semiconductor substrate having a multilayer structure has been developed. In particular, the use of epitaxial wafers has been particularly widened because of good characteristics such as high speed and high breakdown voltage. This epitaxial wafer is manufactured by growing a silicon single crystal thin film (epi layer) on a substrate layer by vapor phase epitaxy (CVD) or the like based on a prime wafer (substrate layer). First, a prime wafer is produced by, for example, growing a silicon single crystal ingot by the Czochralski method, slicing this ingot into a thin disk, and then finishing it through various processes such as chamfering, lapping, etching, and polishing. . And this prime wafer was heated to 1100-1200 degreeC in the chemical reactor (chamber), and silane gas was thermally decomposed in hydrogen gas, and content, such as a metal impurity, was reduced rather than the base substrate layer. It is possible to produce a high-purity silicon single crystal thin film.
Note that any combination of the resistivity of the substrate layer, the resistivity and thickness of the epi layer at this time is selected according to the conditions of various high-performance devices.
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。 In addition, in the characteristics of these epitaxial wafers, the influence of the boundary region (interface) between the substrate layer and the epi layer is very large. Cases in which the characteristics of the epitaxial wafer deteriorate include stress concentration in the interface region, misfit dislocations, and crystal lattice mismatch at the upper part of the interface (the 0.2 to 0.5 μm region below the epi layer). It is known that a transition region is formed due to diffusion of a trace amount of metal impurities such as dopants such as boron and Cu from the substrate layer.
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。
For this reason, there has been a demand for a highly sensitive detection method of a trace amount of metal impurities and contamination analysis for each layer in the depth direction as well as the surface layer portion of the silicon substrate. In the case of such an epitaxial wafer, it becomes necessary to control the etching amount flatly in submicron units of about 0.1 to 0.5 μm.
However, with the above analysis method and apparatus, it has been difficult to control the etching amount of the silicon wafer and the unevenness of the wafer surface after etching in submicron units.
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。 The present invention has been made in view of the above problems. In order to analyze impurities of a silicon substrate, the etching accuracy when processing the substrate by etching the main surface of the substrate is improved, and the silicon substrate is highly sensitive. It is an object of the present invention to provide a substrate processing apparatus and an impurity analysis method for a silicon substrate that can analyze impurities in the silicon substrate.
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）。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a substrate processing apparatus used for analyzing impurities in a silicon substrate, at least a stage for holding a substrate to be processed, a container for storing an etching solution, and a vapor of the etching solution. A nozzle that locally injects the main surface of the substrate, a moving mechanism that moves the nozzle along the main surface of the substrate, and an etching gas supply pipe that supplies vapor of the etching solution from the container to the nozzle And a heater for heating the vapor of the etching solution is provided around the outside of the nozzle and / or the etching gas supply pipe (Claim 1). ).
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。 As described above, since the heater for heating the vapor of the etching solution is installed around the nozzle and / or the etching gas supply pipe, the vapor of the etching solution can be heated by the heater. Moisture in the etching solution generated during the reaction can be evaporated. Therefore, in order to analyze the impurities of the silicon substrate, on the substrate processed by gas phase etching, moisture adheres to the tip of the nozzle, prevents avatar-like depressions from occurring due to aggregation and dropping, The amount of etching can be controlled flat in submicron units of about 0.1 to 0.5 μm, and a substrate processing apparatus with improved etching accuracy can be obtained.
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。
In this case, the heater is preferably a rubber heater.
This makes it possible to provide a device that can easily and inexpensively heat the vapor of the etching solution, and to provide a substrate processing device that can perform highly accurate etching processing at low cost.
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。
In this case, it is preferable that the stage has a heater for heating the substrate to be processed.
As described above, since the stage includes the heater for heating the substrate to be processed, the substrate can be processed by performing etching while the substrate to be processed is heated. Therefore, a substrate processing apparatus capable of evaporating moisture generated when etching a substrate to be processed and further preventing avatar-like depressions due to moisture aggregation on the processed substrate. can do.
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）。 The present invention is also a method for analyzing impurities in a silicon substrate, wherein at least the vapor of an etching solution is supplied to a nozzle through an etching gas supply pipe, and the vapor of the etching solution is jetted from the nozzle. In the method of etching the main surface and etching the substrate, and then recovering silicon decomposition products generated on the processed substrate and analyzing the contained impurities, the etching solution vapor is etched. The substrate is heated to 100 ° C. or more by a gas supply pipe and / or a heater installed around the nozzle, and the vapor of the heated etching solution is locally sprayed on the main surface of the substrate to Provided is an impurity analysis method for a silicon substrate, characterized in that a main surface is etched to process the substrate. Claim 4).
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。 In this way, the etching solution vapor is heated to 100 ° C. or more by the heater installed around the outside of the etching gas supply pipe and / or the nozzle, and the heated etching solution vapor is locally applied to the main surface of the substrate. By spraying onto the substrate and etching the main surface of the substrate, the substrate can be processed to evaporate the moisture generated during the etching, and an avatar-shaped depression due to the aggregation of moisture occurs on the processed substrate Can be prevented. Therefore, it is possible to improve the etching accuracy when the main surface of the substrate is etched and processed, and the silicon decomposition products on the substrate that has been etched and processed with high accuracy are collected and analyzed for impurities. By doing so, it can be set as the analysis method which can analyze the impurity of a silicon substrate with high sensitivity.
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。
In this case, it is preferable that the substrate is heated to 40 to 70 ° C. and the main surface of the substrate is etched to process the substrate.
In this way, by heating the substrate to 40 ° C. or higher and etching the main surface of the substrate to process the substrate, moisture generated when the substrate is etched can be evaporated, and on the processed substrate It is possible to prevent the occurrence of an avatar-shaped depression due to moisture aggregation.
In addition, by heating the substrate to 70 ° C. or lower and etching the main surface of the substrate to process the substrate, dehydration or condensation reaction of silicon decomposition products generated on the processed substrate does not occur. It is possible to prevent etching from being hindered due to dehydration or condensation reaction of silicon decomposition products.
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。
Further, the main surface of the substrate is etched to process the substrate and the silicon decomposition product generated on the processed substrate is collected twice or more from the main surface of the substrate in the depth direction. It is possible to analyze impurities in any region of (Claim 6).
Thus, for example, even in the case of a silicon wafer having different surface layer and lower layer components such as an epitaxial wafer, each impurity analysis in each layer can be performed with high sensitivity.
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。 As described above, the substrate processing apparatus of the present invention is provided with the heater for heating the vapor of the etching solution around the outside of the nozzle and / or the etching gas supply pipe. Accordingly, the vapor of the etching solution can be heated by the heater, and moisture generated when the substrate is etched can be evaporated. Therefore, in order to analyze the impurities of the silicon substrate, an avatar-like depression due to moisture aggregation is prevented from being generated on the substrate processed by vapor phase etching, and the etching amount is 0.1 to 0. The substrate processing apparatus can be flatly controlled in submicron units of about 5 μm, and the etching accuracy is improved. Then, by analyzing the impurities of the silicon substrate using such an apparatus of the present invention, it is possible to analyze the impurities of the silicon substrate with high sensitivity, and by repeating etching and product recovery, Analysis of impurities in the direction (thickness direction) can also be performed easily and accurately.
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。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically.
As described above, there has been a demand for a highly sensitive detection method of trace metal impurities and contamination analysis in an arbitrary region in the depth direction as well as the surface layer portion of a silicon substrate. It was difficult to control the etching amount flatly in submicron units of about 0.1 to 0.5 μm.
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。 On the other hand, when a silicon substrate is processed by vapor phase etching of hydrofluoric acid and nitric acid, in the silicon etching process, etching proceeds by oxidation of Si with nitric acid and sublimation of SiO 2 with hydrofluoric acid. Will occur. Then, this moisture aggregates and hydrofluoric acid and nitric acid dissolve, so that an avatar-shaped depression having a depth of 0.5 to 10 μm is generated on the surface of the silicon substrate, and this avatar-shaped depression causes the etching. It was found that the accuracy of was reduced.
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。 Therefore, in order to prevent the formation of an avatar-like depression on the surface of the silicon substrate, the present inventors generate a chemical reaction during etching of acid gas or fume (main components are hydrofluoric acid and nitric acid). In order to evaporate the water generated in the chemical reaction by setting the temperature during the chemical reaction of acid gas or fume to 100 ° C. or higher and condensing the water generated by the chemical reaction, the following three methods are used. investigated.
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。 First, the first method is a method in which the temperature of the acidic gas during etching is heated to 100 ° C. or higher with or without heating the silicon substrate at a low temperature, and the second method is that the silicon substrate is heated to 100 ° C. or higher. A method of heating and not heating the acid gas at the time of etching, and a third method are methods of heating both the silicon substrate and the acid gas at the time of etching to 100 ° C. or more.
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。 However, when the silicon substrate is heated to 100 ° C. or higher, particularly when the substrate is heated to a temperature exceeding 70 ° C., the gel-like silicon residue formed during the etching of silicon is heated, so that dehydration and condensation reactions occur. Occurs and inhibits the etching reaction. And it turned out that evaluation by ICP-MS measurement may become difficult because the silicon residue changes into a substance which is hardly soluble in an acid solution.
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。 On the other hand, acid gas or fume (main components are hydrofluoric acid and nitric acid) at the time of etching the silicon substrate is heated to 100 ° C. or more, and the silicon substrate is also heated at a low temperature. Aggregation can be prevented, and unevenness on the substrate surface after etching can be controlled in submicron units without causing a depression on the substrate surface, which is a cause of a decrease in etching accuracy.
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。
Therefore, in order to set the temperature during chemical reaction to 100 ° C. or higher, the silicon substrate is heated at a low temperature or without heating, and the temperature of acid gas or fume during etching is set to 100 ° C. or higher. The method was found to be optimal.
In addition, it was found that temperature control is difficult in etching on the entire surface of the substrate, and it is optimal to use a local vapor phase decomposition apparatus in order to keep the temperature during chemical reaction at 100 ° C. or higher.
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。 Furthermore, it can be seen that the silicon substrate can be etched with high precision, so that the silicon decomposition products generated on the silicon substrate can be recovered and analyzed with high sensitivity when analyzing impurities. It was.
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。
The present invention has been completed based on the above findings and findings, and the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these.
Here, FIG. 1 is a side view schematically showing a configuration example of the substrate processing apparatus of the present invention. FIG. 2 is a top view schematically showing a configuration example of the substrate processing apparatus of the present invention.
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。
The
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。
A rubber heater 6 is wound around the outside of the
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。 Thus, the heater that can heat the vapor of the etching solution is mounted on both the nozzle and the etching gas supply pipe, or is mounted on either one of the etching solution. Can be heated with a heater, and moisture in the etching solution generated during etching can be evaporated. Therefore, it is possible to prevent an avatar-like depression due to moisture aggregation from occurring on a substrate processed by vapor phase etching in order to perform impurity analysis of the silicon substrate. Then, the etching amount can be controlled to be flat in submicron units of about 0.1 to 0.5 μm, and the substrate processing apparatus with improved etching accuracy can be obtained.
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。
Furthermore, nitric acid fume 4 can be used as the vapor of the first etching solution,
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。
Here, FIG. 3 is a view showing a locus in the substrate surface of the
As shown in FIG. 3, the entire surface of the substrate can be scanned by moving the
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。 Moreover, the apparatus can be a device that can easily and inexpensively heat the vapor of the etching solution by using a rubber heater as the heater that heats the vapor of the etching solution. Therefore, a substrate processing apparatus with improved etching accuracy at low cost can be obtained.
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。
Furthermore, in the substrate processing apparatus of the present invention, the
Thus, since the stage has a heater for heating the substrate to be processed, the substrate can be processed by performing etching while heating the substrate to be processed. Therefore, it is possible to provide a substrate processing apparatus that can further prevent an avatar-like depression from being generated on a processed substrate due to aggregation of moisture generated during etching.
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。 Next, although an example of the impurity analysis method of the silicon substrate of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings, the present invention is not limited to these.
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。
First, a substrate to be processed W, for example, an epitaxial wafer is placed on a
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。
Next, fuming nitric acid (concentration 90%) is put into the
Further, hydrofluoric acid (concentration 50%) is put into the second container 7 and bubbled with
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。
Further, nitric acid fumes and hydrofluoric acid fumes are mixed, and the mixed nitric acid fumes and hydrofluoric acid fumes are locally jetted from the
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。 In this way, when nitric acid fume and hydrofluoric acid fume are heated to 100 ° C. or higher, moisture generated when the substrate to be processed is etched can be evaporated, and thereby moisture adheres to the tip of the nozzle. It is possible to prevent the occurrence of avatar-shaped depressions on the substrate surface that are generated by agglomeration and dropping.
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。
Next, the
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。 Thereafter, silicon decomposition products (white silicon decomposition residue and concentrated metal impurities) generated on the treated substrate are dissolved in a hydrofluoric acid solution droplet and collected. Then, the recovered liquid is evaporated to dryness, and the silicon matrix is sublimated and removed as a fluoride. The remaining white fibrous material is dissolved in a nitric acid solution, and the metal content is measured and analyzed by ICP-MS.
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。 In this way, nitric acid fume and hydrofluoric acid fume are heated to 100 ° C. or more to evaporate moisture generated by etching, thereby preventing the occurrence of avatar-shaped depressions on the substrate surface, thereby reducing the amount of etching to 0.1%. It can be controlled flat in units of submicron of about 0.5 μm, and the etching accuracy when etching the main surface of the silicon substrate can be improved. Therefore, since the etching process can be performed with high accuracy, the silicon decomposition product on the processed substrate can be recovered and the impurity content can be analyzed with high sensitivity.
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。
Moreover, in the impurity analysis method for a silicon substrate of the present invention, it is preferable that the substrate to be processed is heated to 40 to 70 ° C. and the main surface of the substrate is etched and processed.
As described above, the substrate is heated to 40 ° C. or more, and the main surface of the substrate is etched to process the substrate, so that moisture generated by the etching is aggregated on the processed substrate, and an avatar-like depression is generated. Can be prevented. Further, by heating the substrate to 70 ° C. or lower and etching the main surface of the substrate to process the substrate, dehydration or condensation reaction of the gel-like silicon residue remaining on the etched substrate is caused. It is possible to prevent the etching from being hindered. Further, in the subsequent ICP-MS measurement, the silicon residue changes into a substance that is hardly soluble in the acid solution, so that the measurement does not become difficult, and impurities can be analyzed with high sensitivity.
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。
Furthermore, in the impurity analysis method for a silicon substrate according to the present invention, the main surface of the substrate to be processed is etched to process the substrate, and the silicon decomposition product generated on the processed substrate is recovered twice or more. It is possible to analyze impurities in an arbitrary region in the depth direction from the main surface of the substrate.
In this way, by etching from the main surface of the substrate to be processed to an arbitrary region in the depth direction, processing the substrate, and then repeatedly collecting the silicon decomposition products generated on the processed substrate, For example, even in the case of a silicon substrate having a multilayer structure with different surface layer and lower layer components such as an epitaxial wafer, each impurity analysis in each layer can be performed with high sensitivity.
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。
Next, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples of the present invention, but the present invention is not limited to these.
(Example)
A 300 mm diameter, P-type <100> single crystal silicon ingot (oxygen concentration 15 ppma, resistance 5-10 Ωcm) pulled up by the Czochralski method was processed into a thin disk shape with a wire saw, then chamfered, lapped, A prime wafer (substrate layer) was finished through various processes such as etching and polishing. Then, an epitaxial wafer obtained by growing an epitaxial layer by 2.3 μm on this prime wafer (substrate layer) by vapor phase growth was used for evaluation.
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。 In this epitaxial wafer, the first layer is an epi layer (upper layer part), the second layer is an epi layer (lower layer part), the third layer is an interface (epi 0.3 μm to substrate layer 0.7 μm), and the fourth layer is a substrate. As the layers, each of the four layers was processed by etching by 1.0 μm, and the metal impurities in each layer were analyzed.
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。
During etching, the epitaxial wafer was heated to 50 ° C. with a heater of the stage of the substrate processing apparatus.
In addition, in the epitaxial wafer, the first layer, the second layer, and the third layer have an amount of nitrogen gas supplied to the nitric acid bottle container, considering that the epi layer has a property that etching is less likely to proceed than the substrate layer. The basic composition of the acid gas was adjusted to be fuming nitric acid 60% + hydrofluoric acid 40%, and this acid gas was heated to 115 ° C. for etching. On the other hand, the substrate layer of the fourth layer increases the amount of nitrogen gas supplied to the hydrofluoric acid bottle container to adjust the basic composition of the acid gas to “fuming nitric acid 50% + hydrofluoric acid 50%”. Etching was performed by heating to ° C.
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。 In each layer of the epitaxial wafer, white silicon decomposition residues and concentrated metal impurities remain on the wafer processed by etching. This reaction product was recovered by dissolving in 2 ml of a 10% hydrofluoric acid droplet. Thereafter, the recovered liquid was evaporated to dryness, the silicon matrix was sublimated and removed as fluoride, the remaining white fibrous substance was dissolved in 1% nitric acid solution, and the metal content was measured by ICP-MS. The measurement results (metal content per 1 cm 3 of silicon) are shown in Table 1.
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。 From Table 1, the content of metal impurities of Cr, Fe, Ni, and Cu is about 1/5 to the interface of the third layer and the substrate layer of the fourth layer in the first layer and the second layer. A measurement value of 1/10 was obtained. From this, it can be seen that the interface and the substrate layer contain more metal impurities than the epi layer.
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。 Next, in order to evaluate the etching amount in the first and second epitaxial layers of the epitaxial wafer, the thickness of the wafer before and after the etching is measured with a capacitance type surface shape measuring instrument (AFS3220 manufactured by ADE). It was measured. Then, the wafer was divided into 3 mm square meshes, and the etching amount at that point was calculated from the difference in wafer thickness before and after etching at each of 7800 mesh intersections. Then, the accuracy of the etching amount and the flatness of the wafer were evaluated from these values.
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。
The etching amounts of the first layer and the second layer are a measurement average value of 2.01 μm, a maximum value of 2.23 μm, and a minimum value of 1.88 μm with respect to a target value of 2.0 μm. The area of 1.9 to 2.1 μm was 98% of the wafer area ratio.
Further, almost no avatar was generated on the wafer surface, and the wafer surface could be etched to a flat surface in submicron units.
（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。
(Comparative example)
Similar to the example, an epitaxial wafer having an epitaxial layer grown by 2.3 μm was subjected to the same conditions as in the example except that the etching was not performed on the acidic gas, fume (main components were hydrofluoric acid and nitric acid), and the epitaxial wafer. The first to fourth layers were etched and processed.
Thereafter, white silicon decomposition residue and concentrated metal impurities on the wafer treated by etching were collected, and metal impurities in each layer were analyzed in the same manner as in the example. The measurement results (metal content per 1 cm 3 of silicon) are shown in Table 2.
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。
From Table 2, the first epilayer (upper layer) is made of Cr, Fe, Ni, Cu compared to the second epilayer (lower layer), the third layer interface, and the fourth substrate layer. A measured value with a metal impurity content of about 1/3 to 1/10 was obtained.
Here, comparing Table 1 of the measurement result of the example and Table 2 of the measurement result of the comparative example, the contents of the metal impurities in the first layer, the third layer, and the fourth layer are comparable, It can be seen that the measured value of the metal impurity content of the layer was 2 to 5 times greater in the comparative example than in the example.
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。
Next, the etching accuracy and the flatness of the etched wafer were evaluated in the first and second epitaxial layers of the epitaxial wafer in the same manner as in the example.
The etching amounts of the first layer and the second layer were a measurement average value of 2.12 μm, a maximum value of 2.77 μm, and a minimum value of 1.90 μm with respect to a target value of 2.0 μm.
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。
The etching accuracy is 38% of the wafer area ratio in the region where the etching amount is 1.9 to 2.1 μm, 52% of the wafer area ratio in the region where the etching amount is 2.1 to 2.3 μm, and the etching amount is 2.3 μm or more. The area ratio was 9% of the wafer area ratio.
In addition, the avatar was considerably generated on the wafer surface, and the wafer surface could not be etched into a flat surface in submicron units.
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。 Here, when the etching accuracy of the example and the comparative example is compared, in the example, most of the wafer surface (98% of the wafer area ratio) is a region having an etching amount of 1.9 to 2.1 μm. It can be seen that the wafer can be controlled flat at about 0.1 μm. On the other hand, in the comparative example, the region with an etching amount of 1.9 to 2.1 μm is 38% of the wafer area ratio, which is less than half of the wafer area, and it can be seen that it is difficult to control the etched wafer flatly.
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。 In the comparative example, 9% of the wafer area ratio reaches the third layer having an etching amount of 2.3 μm or more. Since the interface and substrate layer of the epitaxial wafer have much more metal impurities than the epi layer, the etching amount reaches the interface of the third layer in the etching of the second layer of the comparative example. It is thought that the measured value of the metal impurity of the second layer, which should have a low content of metal impurity, increased. Therefore, as described above, the content of the metal impurity in the second layer is considered to be 2 to 5 times higher in the comparative example than in the example.
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。 From the above, according to the substrate processing apparatus of the present invention, the heater capable of heating the vapor of the etching solution is attached to both the nozzle and the etching gas supply pipe, or is attached to either one of them. As a result, the vapor of the etching solution can be heated by the heater, and the water in the etching solution generated by the etching can be evaporated. Therefore, it is possible to prevent an avatar-like depression due to moisture aggregation from occurring on a substrate processed by vapor phase etching in order to perform impurity analysis of the silicon substrate. Then, the etching amount can be controlled to be flat in submicron units of about 0.1 to 0.5 μm, and the substrate processing apparatus with improved etching accuracy can be obtained.
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。 In the impurity analysis method for a silicon substrate according to the present invention, the vapor of the etching solution is heated to 100 ° C. or more by a heater installed around the outside of the etching gas supply pipe and / or the nozzle to remove moisture generated by the etching. By evaporating to prevent the occurrence of an avatar-like depression on the surface of the substrate, it is possible to improve the etching accuracy when the main surface of the silicon substrate is etched. Since the etching process can be performed with high accuracy, the silicon decomposition products on the processed substrate can be collected, and the impurity content can be analyzed with high sensitivity. In particular, by analyzing the etching and recovery repeatedly, the analysis of impurities in the depth direction can be accurately measured.
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。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.
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。
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