JP2005300450A - アルカリ溶液中のNi濃度を分析する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ウェーハ全体の抵抗率が5〜100mΩcmとなるようにボロンが添加されたP型ウェーハ群を作製する工程と、P型ウェーハ群から参照用サンプルを採取する工程と、Ni濃度既知のアルカリ標準液に参照用サンプルを接触させる工程と、アルカリ標準液に接触させた参照用サンプル全体におけるNi濃度を測定する工程と、アルカリ標準液中に含まれるNi濃度とNi濃度測定結果から相関直線を作成する工程と、P型ウェーハ群から測定用サンプルを採取する工程と、Ni濃度未知のアルカリ溶液に測定用サンプルを接触させる工程と、アルカリ溶液に接触させた測定用サンプル全体におけるNi濃度を測定する工程と、Ni濃度測定結果を相関直線に照合することにより、アルカリ溶液中に含まれるNi濃度を推定する工程とを含む。
【選択図】図1
Description
このような上記問題を解決する方策として、アンモニアと過酸化水素と水からなるシリコンウェーハ用アルカリ洗浄液の過酸化水素濃度の使用による経時変化を測定し、過酸化水素濃度減少率により洗浄液の汚染度を評価する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
また、アルカリ溶液中に含まれる金属不純物濃度を分析する方法として、樹脂分離などの方法もあるが、この方法は樹脂や系内の汚染が容易に起こり易いため低レベル分析が難しく、また技術的にも難しい問題があった。
本発明の目的は、Ni濃度未知のアルカリ溶液中に含まれるNi濃度を簡易的に分析する方法を提供することにある。
請求項1に係る発明は次の知見によりなされた。本発明者らは、KOHやNaOHなどのアルカリ溶液中に含まれるNi濃度とこのアルカリ溶液を用いてエッチングした後のP型ウェーハへのNi吸着濃度とが相関関係にあることに着目した。即ち、参照用サンプルで濃度既知におけるアルカリ標準液と接触させた後におけるNi濃度を測定し、この相関関係から検量線を作成する。測定用サンプルで濃度未知のアルカリ溶液と接触させた後におけるNi濃度を測定し、その測定値を検量線に当てはめて、アルカリ溶液中に含まれるNiを求める。上記工程(a)〜工程(i)を経ることにより、直接分析が難しい濃度25ppb以下の不純物Niが含まれるようなアルカリ溶液中に含まれるNi濃度であっても簡易的に分析することができる。また、直接分析法とは異なり、間接的にサンプル全体におけるNi濃度を測定するため、Ni濃度測定の際に汚染する問題がなく、また低い検出下限での分析が可能となる利点がある。
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る発明であって、アルカリ標準液及びアルカリ溶液中に含まれるNi濃度が25ppb以下である方法である。
本発明のアルカリ溶液中のNi濃度を分析する方法は、以下の工程を含むことを特徴とする。
先ず、図1に示すように、ウェーハ全体の抵抗率が5〜100mΩcmとなるようにボロンが添加されたP型シリコンウェーハ群を作製する((a)工程)。P型シリコンウェーハ群におけるウェーハ全体の抵抗率を5〜100mΩcmの範囲内に規定したのは、抵抗率が100mΩcmを越えると、後に続く工程においてアルカリ標準液やアルカリ溶液をウェーハに接触させても、P型ウェーハバルク内へのNi汚染が進行しないためである。抵抗率が5mΩcm未満であってもその効果は変わらない。P型シリコンウェーハ群の好ましい抵抗率は10〜20mΩcmである。
次に、Ni濃度既知のNi含有アルカリ標準液に上記(b)工程で採取した参照用サンプルを接触させる((c)工程)。Ni濃度既知のNi含有アルカリ標準液は、NaOHであれば51重量%、KOHであれば48重量%の濃度がそれぞれ好適である。アルカリ標準液中に含まれるNi濃度は25ppb以下が好ましい。Ni濃度が25ppbを越えるとP型ウェーハバルク中へのNi汚染濃度が飽和してしまうため、後に続く工程において推定可能な相関直線が得られず、また直接分析でもNi濃度の測定が可能となる。なお、上記(b)工程で採取したサンプルの枚数に対応するNi濃度の異なるアルカリ標準液をそれぞれ用意する。この(c)工程では、Ni濃度既知のNi含有アルカリ標準液を40〜90℃に維持し、アルカリ標準液に参照用サンプルを3〜20分間接触させることが好ましい。アルカリ標準液の維持温度が40℃未満であると、P型ウェーハバルク内へのNi汚染が十分に進行しない。維持温度が90℃を越えてもその効果は変わらない。接触時間が3分間未満であると、P型ウェーハバルク内へのNi汚染が十分に進行しない。接触時間が20分間を越えてもその効果は変わらない。好ましいアルカリ標準液の維持温度は60〜80℃であり、好ましい接触時間は5〜10分間である。アルカリ標準液とサンプルとの接触方法は、液相にアルカリ標準液を貯留し、この貯留したアルカリ標準液にサンプルを浸漬させる方法が好適である。
この(c)工程でアルカリ標準液に接触させた参照用サンプルはその表面をHF溶液により洗浄して表面に存在するNiを洗浄除去した後、HF溶液により洗浄したサンプルを純水により洗浄する。
図2(a)及び図2(b)に示すように、反応容器10は参照用サンプル15の分解液11を収容する収容容器12と、この収容容器12を密閉する蓋13とを有する。この容器12と蓋13はそれぞれ縦100〜400mm、横100〜400mm、高さ100〜200mm、厚さ2mmのポリプロピレン、フッ素樹脂の一種であるポリテトラフルオロエチレン(商品名:テフロン、以下PTFEという。)等のプラスチック製のボックスが好適である。この収容容器12内には支持台14が配置される。支持台14はPTFEから作られ、スタンド部14aとテーブル14bを有する。スタンド部14aは収容容器12の底面に置かれ、分解液11の液面より上に突出しかつ容器12の深さの半分程度の高さを有する。テーブル14bはスタンド部14aの上部にこのスタンド部14aと一体的に形成され、上面に参照用サンプル15が置かれる。テーブル14bの周縁の大部分にはフランジ14cが突設される。収容容器12、蓋13及び支持台14は参照用サンプル15を分解する前に十分に清浄にしておく必要がある。
図2(a)に示すように、分解液11を収容容器12に貯え、テーブル14bの上面に参照用サンプル15を水平に置き、蓋を被せて反応容器10を密閉状態にすると、分解液11中のH2SO4が分解液中のHFとHNO3の各水分を吸収するとともに、反応容器10内の密閉された空気中の水分を吸収し、密閉空間16の湿度を低くする。これにより分解液を加熱しなくても、また密閉された反応容器を特別に加圧しなくても分解液の気化が促進され、その気化した高濃度のHF−HNO3ガス17がテーブル14b上の参照用サンプル15に接触し、図2(b)に示すようにこのサンプル15を比較的短時間で分解昇華させる。
Si + 4HNO3↑ → SiO2 + 4NO↑ + 2H2O ……(1)
SiO2 + 4HF↑ → SiF4↑ + 2H2O ……(2)
反応容器内に不安定なガスは全くなく、式(3)に示すように上記反応後直ちにNOガスは反応容器内の酸素と反応する。
2NO↑ + O2↑ → 2NO2↑ ……(3)
式(1)及び式(2)で生じた水蒸気が容器内面に付着して微小な液滴になった後、式(4)に示すようにSiF4ガスはこの液滴と反応してゲル状のオルトケイ酸(H4SiO4)を生じる。
SiF4↑ + 4H2O → H4SiO4↓ + 4HF↑ ……(4)
式(3)及び式(4)でそれぞれ生じたNO2ガスとHFガスにより、上記式(1)及び式(2)の反応が繰返され、このNO2ガスとHFガスの再循環は反応容器内の圧力を減じる。上記式(1)及び式(3)に示したように、HNO3によるSiの酸化はNO2を生じる一方、極めて僅かながらNH3ガスも生じる。HFとHNO3によりSiはその97%以上が分解してSiF4を生成し、一方その3%以下がジアンモニウムヘキサフルオロシリケート((NH4)2SiF6)を生成する。この(NH4)2SiF6は白い結晶であり、残渣18として残る。
なお、本実施の形態では分解液11をHFとHNO3の混酸にH2SO4を加えたものとしたが、HFとHNO3の混酸を用いてもよい。HFとHNO3の混酸を分解液11とする場合では、分解液の気化を促進するために反応容器10を加熱、或いは加圧する必要がある。
次に、Ni濃度未知のNi含有アルカリ溶液に上記(f)工程で採取した測定用サンプルを接触させる((g)工程)。アルカリ溶液の濃度は上記(c)工程のアルカリ標準液の濃度と同程度の濃度が好ましい。アルカリ溶液中に含まれるNi濃度は25ppb以下が好ましい。Ni濃度が25ppbを越えるとP型ウェーハバルク中へのNi汚染濃度が飽和してしまうため、後に続く工程において相関直線からNi含有アルカリ溶液中に含まれるNi濃度を推定することができず、また直接分析でもNi濃度の測定が可能となる。この(g)工程では、Ni濃度未知のNi含有アルカリ溶液を40〜90℃に維持し、アルカリ溶液に測定用サンプルを3〜20分間接触させることが好ましい。アルカリ溶液の維持温度が40℃未満であると、P型ウェーハバルク内へのNi汚染が十分に進行しない。維持温度が90℃を越えてもその効果は変わらない。接触時間が3分間未満であると、P型ウェーハバルク内へのNi汚染が十分に進行しない。接触時間が20分間を越えてもその効果は変わらない。好ましいアルカリ溶液の維持温度は60〜80℃であり、好ましい接触時間は5〜10分間である。
更に、上記(h)工程の測定結果を相関直線に照合することにより、アルカリ溶液中に含まれるNi濃度を推定する((i)工程)。(h)工程で得られた測定用サンプル全体におけるNi濃度の測定値を図3に示される検量線に当てはめることで、Ni濃度未知のアルカリ溶液中に含まれるNi濃度を推定する。
Claims (3)
- (a) ウェーハ全体の抵抗率が5〜100mΩcmとなるようにボロンが添加されたP型シリコンウェーハ群を作製する工程と、
(b) 前記(a)工程のP型ウェーハ群から参照用サンプルを採取する工程と、
(c) Ni濃度既知のNi含有アルカリ標準液に前記参照用サンプルを接触させる工程と、
(d) 前記アルカリ標準液に接触させた参照用サンプル全体におけるNi濃度を測定する工程と、
(e) 前記(c)工程のアルカリ標準液中に含まれるNi濃度と前記(d)工程の測定結果から、アルカリ標準液に接触させた参照用サンプル中に含まれるNi濃度とアルカリ標準液中のNi濃度との相関直線を作成する工程と、
(f) 前記(a)工程のP型ウェーハ群から測定用サンプルを採取する工程と、
(g) Ni濃度未知のNi含有アルカリ溶液に前記測定用サンプルを接触させる工程と、
(h) 前記アルカリ溶液に接触させた測定用サンプル全体におけるNi濃度を測定する工程と、
(i) 前記(h)工程の測定結果を前記相関直線に照合することにより、アルカリ溶液中に含まれるNi濃度を推定する工程とを含む
ことを特徴とするアルカリ溶液中のNi濃度を分析する方法。 - (c)工程がNi濃度既知のNi含有アルカリ標準液を40〜90℃に維持し、前記アルカリ標準液に参照用サンプルを3〜20分間接触させる工程であって、(g)工程がNi濃度未知のNi含有アルカリ溶液を40〜90℃に維持し、前記アルカリ溶液に測定用サンプルを3〜20分間接触させる工程である請求項1記載の方法。
- アルカリ標準液及びアルカリ溶液中に含まれるNi濃度が25ppb以下である請求項1又は2記載の方法。
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