(57)【要約】【課題】蛍光Ｘ線分析および熱刺激電流測定の間に試料の表面が外部から汚染されることを抑制した分析装置、分析方法および分析制御プログラムを提供する。【解決手段】分析装置１０は、試料の表面の測定位置に対してＸ線を照射して、測定位置から放射される蛍光Ｘ線の強度を測定する蛍光Ｘ線分析を行う蛍光Ｘ線分析部と、試料の表面の測定位置に対して熱刺激電流測定を行う熱刺激電流測定部と、蛍光Ｘ線分析部および熱刺激電流測定部に気密に連結され、試料を外気に暴露することなく蛍光Ｘ線分析部および熱刺激電流測定部のそれぞれに搬送可能な搬送部と、を備える。【選択図】図１
2015038451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の表面の測定位置に対してＸ線を照射して、前記測定位置から放射される蛍光Ｘ線を測定する蛍光Ｘ線分析を行う蛍光Ｘ線分析部と、
前記試料の表面の測定位置に対して熱刺激電流測定を行う熱刺激電流測定部と、
前記蛍光Ｘ線分析部および前記熱刺激電流測定部に気密に連結され、前記試料を外気に暴露することなく前記蛍光Ｘ線分析部および前記熱刺激電流測定部のそれぞれに搬送可能な搬送部と、
を備える
ことを特徴とする分析装置。
【請求項２】
前記搬送部との間で前記試料を外気に暴露することなく搬送可能に設けられ、前記蛍光Ｘ線分析部および前記熱刺激電流測定部の少なくともいずれかに対して前記試料が搬入される際の試料位置を調整する位置調整部を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
【請求項３】
前記蛍光Ｘ線分析を行う蛍光Ｘ線分析処理と、
前記熱刺激電流測定を行う熱刺激電流測定処理と、
前記試料を外気に暴露することなく前記蛍光Ｘ線分析部および前記熱刺激電流測定部のいずれか一方から他方に搬送する搬送処理と、
を実施するよう、前記蛍光Ｘ線分析部、前記熱刺激電流測定部および前記搬送部を制御する制御部を備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載の分析装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記蛍光Ｘ線分析処理および前記熱刺激電流測定処理のいずれか一方の処理は、前記一方の処理での測定結果に基づいて、前記蛍光Ｘ線分析処理および前記熱刺激電流測定処理の他方の処理での測定すべき前記試料の測定位置を決定する位置決定処理を実施し、
前記他方の処理では、前記位置決定処理によって決定された測定位置にて当該他方の処理での測定を行うよう制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の分析装置。
【請求項５】
前記制御部は、
第１の前記試料に対して前記蛍光Ｘ線分析処理および前記熱刺激電流測定処理のいずれか一方の処理を行い、
第２の前記試料に対して前記蛍光Ｘ線分析処理および前記熱刺激電流測定処理のいずれか他方の処理を同時に並行して行うよう、制御する
ことを特徴とする請求項３または４に記載の分析装置。
【請求項６】
蛍光Ｘ線分析部により、試料の表面の測定位置に対してＸ線を照射して、前記測定位置から放射される蛍光Ｘ線を測定する蛍光Ｘ線分析を行う蛍光Ｘ線分析工程と、
熱刺激電流測定部により、前記試料の表面の測定位置に対して熱刺激電流測定を行う熱刺激電流測定工程と、
前記蛍光Ｘ線分析部および前記熱刺激電流測定部に気密に連結された搬送部により、前記試料を外気に暴露することなく前記蛍光Ｘ線分析部および前記熱刺激電流測定部のいずれか一方から他方に搬送する搬送工程と、
を有する
ことを特徴とする分析方法。
【請求項７】
蛍光Ｘ線分析部により、試料の表面の測定位置に対してＸ線を照射して、前記測定位置
から放射される蛍光Ｘ線を測定する蛍光Ｘ線分析を行う蛍光Ｘ線分析手順と、
熱刺激電流測定部により、前記試料の表面の測定位置に対して熱刺激電流測定を行う熱刺激電流測定手順と、
前記蛍光Ｘ線分析部および前記熱刺激電流測定部に気密に連結された搬送部により、前記試料を外気に暴露することなく前記蛍光Ｘ線分析部および前記熱刺激電流測定部のいずれか一方から他方に搬送する搬送手順と、
を、コンピュータに実行させる
ことを特徴とする分析制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析装置、分析方法及び分析制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスにおける特定のプロセスの評価や管理などには、全反射蛍光Ｘ線分析法や熱刺激電流測定法などが用いられることがある。全反射蛍光Ｘ線（ＴＸＲＦ：Ｔｏｔａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｘ−ｒａｙ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）分析法とは、試料の表面に非常に浅い角度でＸ線を照射し、その際に汚染物の存在によって発生する蛍光Ｘ線を検出することにより、試料表面に存在する元素の定性分析および定量分析の少なくともいずれかを行う方法である（例えば、特許文献１を参照）。また、熱刺激電流（ＴＳＣ：Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）測定法とは、試料に電界を印加すること等により、試料内部や表面及び界面に存在する電荷トラップをキャリアで蓄積させ、昇温過程での電荷トラップからの熱的解放（脱トラップ）現象で生じる熱刺激電流を測定する方法である（例えば、特許文献２を参照）。熱刺激電流測定法に関しては、例えば、ＪＩＳ、Ｋ７１３１、電気学会技術報告  第II部  第１９４号等にも規定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５６２５９号公報
【特許文献２】特開２００５−１０１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これまで、全反射蛍光Ｘ線分析法を用いた評価と、熱刺激電流測定法を用いた評価とは、それぞれ別々の独立した装置で行われてきた。この場合、全反射蛍光Ｘ線分析法による測定を行う装置において測定が行われた試料を、熱刺激電流測定法による測定を行う装置に搬入するまでの間に、試料の表面が汚染されてしまう可能性があった。
【０００５】
例えば、上記した半導体製造プロセスの管理などのように、試料の表面における微量な汚染元素の影響を検出するために高い精度での測定が求められる場合では、二つの測定装置間で試料を移動する際において試料の表面への外部からのコンタミネーションの影響を抑制することが望まれる。
【０００６】
本発明の主な目的は、蛍光Ｘ線分析および熱刺激電流測定の間に試料の表面が外部から汚染されることを抑制した分析装置、分析方法および分析制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、
試料の表面の測定位置に対してＸ線を照射して、前記測定位置から放射される蛍光Ｘ線を測定する蛍光Ｘ線分析を行う蛍光Ｘ線分析部と、
前記試料の表面の測定位置に対して熱刺激電流測定を行う熱刺激電流測定部と、
前記蛍光Ｘ線分析部および前記熱刺激電流測定部に気密に連結され、前記試料を外気に暴露することなく前記蛍光Ｘ線分析部および前記熱刺激電流測定部のそれぞれに搬送可能な搬送部と、
を備える
分析装置が提供される。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、
前記搬送部との間で前記試料を外気に暴露することなく搬送可能に設けられ、前記蛍光Ｘ線分析部および前記熱刺激電流測定部の少なくともいずれかに対して前記試料が搬入される際の試料位置を調整する位置調整部を備える
第１の態様に記載の分析装置が提供される。
【０００９】
本発明の第３の態様によれば、
前記蛍光Ｘ線分析を行う蛍光Ｘ線分析処理と、
前記熱刺激電流測定を行う熱刺激電流測定処理と、
前記試料を外気に暴露することなく前記蛍光Ｘ線分析部および前記熱刺激電流測定部のいずれか一方から他方に搬送する搬送処理と、
を実施するよう、前記蛍光Ｘ線分析部、前記熱刺激電流測定部および前記搬送部を制御する制御部を備える
第１または第２の態様に記載の分析装置が提供される。
【００１０】
本発明の第４の態様によれば、
前記制御部は、
前記蛍光Ｘ線分析処理および前記熱刺激電流測定処理のいずれか一方の処理は、前記一方の処理での測定結果に基づいて、前記蛍光Ｘ線分析処理および前記熱刺激電流測定処理の他方の処理での測定すべき前記試料の測定位置を決定する位置決定処理を実施し、
前記他方の処理では、前記位置決定処理によって決定された測定位置にて当該他方の処理での測定を行うよう制御する
第３の態様に記載の分析装置が提供される。
【００１１】
本発明の第５の態様によれば、
前記制御部は、
第１の前記試料に対して前記蛍光Ｘ線分析処理および前記熱刺激電流測定処理のいずれか一方の処理を行い、
第２の前記試料に対して前記蛍光Ｘ線分析処理および前記熱刺激電流測定処理のいずれか他方の処理を同時に並行して行うよう、制御する
第３または第４の態様に記載の分析装置が提供される。
【００１２】
本発明の第６の態様によれば、
蛍光Ｘ線分析部により、試料の表面の測定位置に対してＸ線を照射して、前記測定位置から放射される蛍光Ｘ線を測定する蛍光Ｘ線分析を行う蛍光Ｘ線分析工程と、
熱刺激電流測定部により、前記試料の表面の測定位置に対して熱刺激電流測定を行う熱刺激電流測定工程と、
前記蛍光Ｘ線分析部および前記熱刺激電流測定部に気密に連結された搬送部により、前記試料を外気に暴露することなく前記蛍光Ｘ線分析部および前記熱刺激電流測定部のいずれか一方から他方に搬送する搬送工程と、
を有する
分析方法が提供される。
【００１３】
本発明の第７の態様によれば、
蛍光Ｘ線分析部により、試料の表面の測定位置に対してＸ線を照射して、前記測定位置から放射される蛍光Ｘ線を測定する蛍光Ｘ線分析を行う蛍光Ｘ線分析手順と、
熱刺激電流測定部により、前記試料の表面の測定位置に対して熱刺激電流測定を行う熱刺激電流測定手順と、
前記蛍光Ｘ線分析部および前記熱刺激電流測定部に気密に連結された搬送部により、前記試料を外気に暴露することなく前記蛍光Ｘ線分析部および前記熱刺激電流測定部のいずれか一方から他方に搬送する搬送手順と、
を、コンピュータに実行させる
分析制御プログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、蛍光Ｘ線分析および熱刺激電流測定の間に試料の表面が外部から汚染されることを抑制した分析装置、分析方法および分析制御プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る分析装置の構成例を示す模式図である。
【図２】蛍光Ｘ線分析部の構成例を示す概略図である。
【図３】熱刺激電流測定部の構成例を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る分析方法を示すシーケンスを説明する図である。
【図５】全反射蛍光Ｘ線分析おける測定位置を示す図である。
【図６】全反射蛍光Ｘ線分析による測定データを示した図である。
【図７】全反射蛍光Ｘ線分析による測定データを示した図である。
【図８】熱刺激電流測定による測定例を説明するための図である。
【図９】熱刺激電流測定による測定データを示した図である。
【図１０】熱刺激電流測定による測定データを示した図である。
【図１１】熱刺激電流測定による測定データを示した図である。
【図１２】熱刺激電流測定による測定データを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜本発明の一実施形態＞
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
（１）分析装置の概略構成
まず、図１を用い、本発明の一実施形態に係る分析装置について説明する。図１は、本実施形態に係る分析装置の構成例を示す模式図である。
【００１８】
本実施形態の分析装置１０は、全反射蛍光Ｘ線（ＴＸＲＦ：Ｔｏｔａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｘ−ｒａｙ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）分析法により試料の表面に存在する汚染元素の定性分析および定量分析の少なくともいずれかを行うとともに、熱刺激電流（ＴＳＣ：Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）測定法により試料の電気的特性を測定するように構成され、例えば、試料（ウエハ１００）の表面の測定位置に対してＸ線を照射して、測定位置から放射される蛍光Ｘ線を測定する蛍光Ｘ線分析を行う蛍光Ｘ線分析部（ＴＸＲＦ分析部）２００と、試料の表面の測定位置に対して熱刺激電流測定を行う熱刺激電流測定部（ＴＳＣ測定部）３００と、ＴＸＲＦ分析部２００およびＴＳＣ測定部３００に気密に連結され試料を外気に暴露することなくＴＸＲＦ分析部２００およびＴＳＣ測定部３００のそれぞれに搬送可能な搬送部４００と、を備える。以下、詳細を説明する。
【００１９】
図１において、測定対象である試料は、例えばウエハ（半導体ウエハ）１００である。ここでいう測定対象である試料としての「ウエハ１００」とは、例えば、半導体製造プロセスにおいて所定の膜が形成されたウエハ、所定の処理（洗浄、プラズマ処理等）が施されたウエハ、半導体製造装置のメンテナンス直後において所定の膜が形成、または所定の処理が施されたダミーウエハ（いわゆるモニタウエハ）などである。本実施形態の分析装
置１０は、例えば上記のような測定対象のウエハ１００を分析することにより、半導体製造プロセスにおける汚染元素等を検出し、その汚染元素等によるウエハ１００の電気的特性への影響を把握するために用いられる。
【００２０】
（蛍光Ｘ線分析部）
次に、図１および図２を用い、蛍光Ｘ線分析部（ＴＸＲＦ分析部）２００について説明する。図２は、蛍光Ｘ線分析部の構成例を示す概略図である。
【００２１】
図１に示されているように、分析装置１０は、全反射蛍光Ｘ線分析（ＴＸＲＦ分析）を行うＴＸＲＦ分析部２００を有する。ＴＸＲＦ分析法とは、上述のように、試料の表面に非常に浅い角度でＸ線を照射してウエハ１００からの蛍光Ｘ線を検出することにより、非破壊で試料表面に存在する元素の定性分析および定量分析の少なくともいずれかを行う方法である。
【００２２】
ＴＸＲＦ分析部２００は、例えば、筺体２１０の内部に分割して設けられたロードロック室２２０および測定室２６０を有する。ロードロック室２２０の測定室２６０と反対側の側壁には、ゲートバルブ２２２が設けられ、当該ゲートバルブ２２２は、開放されることによりウエハ１００がロードロック室２２０および後述する搬送室４０４の間を移動することができるよう構成される。また、ロードロック室２２０および測定室２６０の間の側壁には、ゲートバルブ２６２が設けられ、当該ゲートバルブ２６２は、開放されることによりウエハ１００がロードロック室２２０および測定室２６０の間を移動することができるよう構成される。
【００２３】
ロードロック室２２０内には、例えば複数のウエハ１００を保持する保持部（不図示）が設けられ、例えば１枚目のウエハ１００に対してＴＸＲＦ分析が完了するまでの間に２枚目のウエハ１００を真空中で待機可能とし、ロードロック室２２０内で測定対象となる複数のウエハ１００を相互に入れ替えることが可能に構成される。
【００２４】
また、ロードロック室２２０は、内部の圧力および雰囲気を調整可能に構成される。例えば、ロードロック室２２０には、当該ロードロック室２２０内を真空に排気する排気部（例えば後述する排気部２６６）が接続される。また、ロードロック室２２０には、当該ロードロック室２２０内に不活性ガスを供給するガス供給部（不図示）が接続される。
【００２５】
測定室２６０内には、例えば内部搬送ロボット２４０が設けられ、ロードロック室２２０および測定用のステージ（２６３）の間でウエハ１００を搬送するよう構成される。内部搬送ロボット２４０は、ステージ２６３上にウエハ１００を載置する際に、後述する検出器２７０の直下にウエハ１００の所定の測定位置の原点（例えばウエハ１００の中心）が配置されるように予めティーチングされている。
【００２６】
ここで、図２は、測定室２６０内のうち、特にＴＸＲＦ分析に関わる部分を示している。図２に示されているように、ＴＸＲＦ分析部２００は、ウエハ１００が載置されるステージ２６３と、ステージ２６３の上に載置されたウエハ１００に対してＸ線を照射するＸ線発生器２８０と、Ｘ線が照射されたウエハ１００から放射される蛍光Ｘ線を検出する検出器２７０と、を備える。
【００２７】
Ｘ線発生器２８０は、例えば、真空に保たれた内部に回転陽極（不図示）が設けられたＸ線管（不図示）を有し、さらに必要に応じて、回転陽極を冷却する冷却器（不図示）を有する。本実施形態のＸ線管には、例えばタングステン（Ｗ）からなる回転陽極が用いられるものとする。
【００２８】
また、Ｘ線発生器２８０およびステージ２６３の間には、分光器２８２が設けられ、Ｘ線発生器２８０から出射されたＸ線を分光して所定波長に単色化するとともに、当該Ｘ線をステージ２６３上のウエハ１００に所定の入射角度で照射するよう構成される。分光器２８２は、例えば複数個設けられ、自動交換可能に構成される。また、Ｘ線発生器２８０からステージ２６３までのＸ線の光路の途中には、Ｘ線の通過または遮断を切り替えるシャッター（不図示）と、Ｘ線の通過する幅を制限するスリット（不図示）と、が設けられる。
【００２９】
また、ステージ２６３には、ステージ移動機構部２６４が設けられる。ステージ移動機構部２６４は、ステージ２６３を水平方向の直交二軸方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動可能なＸ−Ｙ調整機構と、ステージ２６３の鉛直方向（Ｚ方向）の高さを調整可能な高さ調整機構と、鉛直方向から見たときのウエハ１００の基準方向（オリエンテーションフラットの法線方向）に対するＸ線の入射角度（θ）を調整可能な角度調整機構と、ステージ２６３の水平方向に対する傾き、すなわち水平方向から見たときのウエハ１００の表面へのＸ線の入射角度（φ）を調整可能な傾き調整機構と、を備える。
【００３０】
後述するＴＸＲＦ分析では、Ｘ線発生器２８０から出射されたＸ線は、分光器２８２で所定波長に単色化される。また、分光器２８２により単色化されたＸ線は、ステージ移動機構部２６４によってステージ２６３の水平方向に対する傾きを変化させることにより、ウエハ１００の表面に対して非常に浅い角度で入射しウエハ１００の表面で全反射するように調整される。このとき、Ｘ線の侵入深さは、例えばウエハ１００の表面から１０ｎｍ以下である。
【００３１】
検出器２７０は、ステージ２６３上に載置されるウエハ１００にＸ線を照射した際に放出される蛍光Ｘ線（蛍光Ｘ線の強度、スペクトル）を検出するように構成される。検出器２７０は、例えば半導体検出器（ＳＳＤ：Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、またはシリコンドリフト検出器（ＳＤＤ：Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｄｒｉｆｔ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）などである。検出器２７０による蛍光Ｘ線の検出範囲は、例えば直径１０ｍｍである。
【００３２】
また、検出器２７０は、ウエハ１００のＸ線が照射される照射領域において、ステージ２６３の面に垂直な方向に所定距離だけ離間した位置に設けられる。なお、検出器２７０は、例えば測定窓（不図示）を介して測定室２６０の外に設けられる。Ｘ線発生器２８０から出射されウエハ１００で全反射されたＸ線が検出器２７０に直接入射することがなく、主にウエハ１００から放出された蛍光Ｘ線が検出器２７０に入射する。これにより、ＴＸＲＦ分析におけるＳＮ比が向上する。
【００３３】
なお、測定室２６０は、内部の圧力および雰囲気を調整可能に構成される。例えば、測定室２６０には、当該測定室２６０内を真空に排気する真空ポンプ等の排気部２６６が接続される。ＴＸＲＦ分析工程では、例えば測定室２６０内が排気された状態でウエハ１００に対してＴＸＲＦ分析が行われる。また、測定室２６０には、当該測定室２６０内に不活性ガスを供給するガス供給部（不図示）が接続される。例えば、この排気部２６６およびガス供給部は、測定室２６０だけでなく上述したロードロック室２２０に対しても共用される。
【００３４】
（熱刺激電流測定部）
次に、図１および図３を用い、熱刺激電流測定部（ＴＳＣ測定部）３００について説明する。図３は、熱刺激電流測定部の構成例を示す概略図である。
【００３５】
図１に示されているように、分析装置１０は、ＴＸＲＦ分析部２００に隣接して設けら
れ熱刺激電流測定（ＴＳＣ測定）を行うＴＳＣ測定部３００を有する。ＴＳＣ測定法とは、上述のように、昇温過程での電荷トラップからの熱的解放（脱トラップ）現象で生じる熱刺激電流を測定する方法である。
【００３６】
ＴＳＣ測定部３００は、例えば、筺体３１０の内部に測定室３０４を有する。筺体３１０の側壁には、ゲートバルブ３０２が設けられ、当該ゲートバルブ３０２が開放されることによりウエハ１００が測定室３０４および搬送室４０４の間を移動することができるよう構成される。
【００３７】
図３に示されているように、ＴＳＣ測定部３００は、ウエハ１００が載置されるステージ３１１と、ステージ３１１上のウエハ１００の温度を調整する温度可変機構（不図示）と、ウエハ１００の所定の測定位置に電気的に接続可能なプローブ電極３１４と、ウエハ１００に対して所定の電圧を印加する電圧源３２０と、プローブ電極３１４から検出される電流を測定する電流計３２１と、を備える。
【００３８】
温度可変機構は、例えば筺体３１０に組み込まれ、測定室３０４内のウエハ１００を加熱したり冷却したりするよう構成される。また、温度可変機構は、ステージ３１１上のウエハ１００の温度を測定する温度センサ（不図示）を有している。
【００３９】
ステージ３１１には、ステージ移動機構部（不図示）が設けられる。ステージ移動機構部は、ステージ３１１を水平方向の直交二軸方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動可能なＸ−Ｙ調整機構と、ステージ３１１の鉛直方向（Ｚ方向）の高さを調整可能な高さ調整機構と、を備える。
【００４０】
プローブ電極３１４は、例えばウエハ１００の面に垂直な方向から見て所定の測定位置を挟んで対称な位置に接続される一対の電極３１４ａ，３１４ｂで構成される。一対の電極３１４ａ，３１４ｂで挟まれた領域が、ＴＳＣ測定での測定領域となる。一対の電極３１４ａ，３１４ｂは、例えばウエハ１００の表面に直接接触することによりウエハ１００の所定の測定位置に電気的に接続される。
【００４１】
電圧源３２０は、例えばウエハ１００に対して所定の電圧を印加するよう構成される。電流計３２１は、ウエハ１００から検出される微小な電流を計測するよう構成され、例えばフェムトアンペア（１０−１５Ａ）の電流を計測可能である。電圧源３２０および一方の電極３１４ａの間にはスイッチ３１９ａが設けられ、電流計３２１および他方の電極３１４ｂの間にはスイッチ３１９ｂが設けられる。
【００４２】
なお、測定室３０４は、内部の圧力および雰囲気を調整可能に構成される。例えば、測定室３０４には、バルブ３１７を介してガス供給部３１５が接続され、測定室３０４内に不活性ガスを供給可能に構成される。不活性ガスは、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガスである。また、測定室３０４には、バルブ３１８を介して排気部３１６が接続され、測定室３０４内を排気可能に構成される。排気部３１６は、例えばロータリーポンプ等の真空ポンプである。
【００４３】
また、ＴＳＣ測定部３００は、ステージ３１１上のウエハ１００に対して所定波長の光を照射する光照射部３１３を有していても良い。光照射部３１３は、例えば測定対象としてのウエハ１００、またはウエハ１００上の膜のバンドギャップに相当するエネルギーの光を照射するよう構成される。後述するＴＳＣ測定では、測定対象の種類等に応じて、電圧源３２０による電圧印加および光照射部３１３による光照射の少なくともいずれか一方が選択される。
【００４４】
（搬送部）
図１に示されているように、分析装置１０は、ＴＸＲＦ分析部２００およびＴＳＣ測定部３００に隣接して設けられウエハ１００を搬送する搬送部４００を有する。搬送部４００は、筺体４１０の内部に搬送室４０４を有する。搬送部４００は、ＴＸＲＦ分析部２００およびＴＳＣ測定部３００に気密に連結されており、例えば搬送室４０４は、ゲートバルブ２２２を介してＴＸＲＦ分析部２００のロードロック室２２０と連通し、またゲートバルブ３０２を介してＴＳＣ測定部３００の測定室３０４と連通している。
【００４５】
搬送部４００は、さらに、測定対象の複数のウエハ１００を保持するカセット１２０と気密に連結可能に構成される。カセット１２０は、いわゆるＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ  Ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｐｏｄ）である。
【００４６】
また、搬送室４０４は、ミニエンバイロメント（Ｍｉｎｉ−Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）として清浄に保たれており、カセット１２０からＴＸＲＦ分析部２００およびＴＳＣ測定部３００のそれぞれにウエハ１００を移動させる間のＥＦＥＭ（Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ  Ｍｏｄｕｌｅ）を構成する。
【００４７】
また、搬送室４０４内には、外部搬送ロボット４２０が設けられ、ウエハ１００を外気に暴露することなくＴＸＲＦ分析部２００およびＴＳＣ測定部３００のそれぞれに搬送可能に構成される。ここでいう「外気」とは、ミニエンバイロメントとしての搬送室４０４よりも外の雰囲気のことを意味する。
【００４８】
外部搬送ロボット４２０は、例えばＴＸＲＦ分析部２００およびＴＳＣ測定部３００が並んだ方向に延在するレール部（符号不図示）と、レール部の上に移動可能に設けられるロボット部（符号不図示）と、ロボット部の先端に設けられウエハ１００を保持しながら移動可能なアーム部（符号不図示）と、を有する。外部搬送ロボット４２０は、ロードロック室２２０にウエハ１００を搬入する際にウエハ１００をロードロック室２２０内の保持部における所定の位置に移動させ、またＴＳＣ測定部３００にウエハ１００を搬入する際にウエハ１００を測定室３０４内のステージ３１１における所定の位置に移動させるように、予めティーチングされている。
【００４９】
（位置調整部（アライナ））
図１に示されているように、分析装置１０は、ウエハ１００の位置を調整する位置調整部（アライナ）５００を有する。アライナ５００は、搬送部４００との間でウエハ１００を外気に暴露することなく搬送可能に設けられ、本実施形態では、例えば搬送室４０４内に設けられる。
【００５０】
アライナ５００は、ＴＸＲＦ分析部２００およびＴＳＣ測定部３００の少なくともいずれかに対してウエハ１００が搬入される際のウエハ１００の位置を調整するよう構成され、本実施形態では、例えばこれらの両方に対してウエハ１００が所定の向きで搬入されるように搬入前にウエハ１００の位置を調整するよう構成される。具体的には、アライナ５００は、ウエハ１００のオリエンテーションフラットの位置を調整するよう構成される。なお、アライナ５００は、ノッチの位置を調整するよう構成されていてもよい。
【００５１】
（制御部）
図１〜３に示されているように、分析装置１０の各部には、制御部６００が接続され、以下のように各部を制御するよう構成される。
【００５２】
図２に示されているように、制御部６００は、Ｘ線発生器２８０、分光器２８２、ステージ移動機構部２６４、排気部２６６、および検出器２７０等で構成されるＴＸＲＦ分析
部２００の各部に接続され、Ｘ線の強度、Ｘ線の波長、Ｘ線のウエハ１００への入射角度、ＴＸＲＦ分析の測定位置、測定室２６０内の圧力を調整するよう、ＴＸＲＦ分析部２００の各部を制御する。
【００５３】
図３に示されているように、制御部６００は、温度可変機構、ステージ移動機構部、電圧源３２０、電流計３２１、ガス供給部３１５、および排気部３１６等で構成されるＴＳＣ測定部３００の各部に接続され、測定室３０４内のウエハ１００の温度、ＴＳＣ測定の測定位置、ウエハ１００に印加される電圧、および測定室３０４内の圧力並びに雰囲気を調整し、ウエハ１００から検出される電流を測定するよう、ＴＳＣ測定部３００の各部を制御する。
【００５４】
図１に示されているように、制御部６００は、ゲートバルブ２２２，２６２，３０２に接続され、ウエハ１００が搬送室４０４からロードロック室２２０に移動する際、またはウエハ１００がロードロック室２２０から測定室２６０に移動する際、ウエハ１００が搬送室４０４から測定室３０４に移動する際に、ゲートバルブ２２２，２６２，３０２を開閉するよう制御する。また、制御部６００は、外部搬送ロボット４２０に接続され、ロードロック室２２０、測定室３０４、およびアライナ５００の間でウエハ１００を搬送するよう外部搬送ロボット４２０を制御する。また、制御部６００は、内部搬送ロボット２４０に接続され、ロードロック室２２０および測定室２６０の間でウエハ１００を搬送するよう内部搬送ロボット２４０を制御する。
【００５５】
ここで、制御部６００は、例えば各種データを格納する記憶装置（記録手段、記憶手段）（不図示）を有しており、当該記憶装置は、ＴＸＲＦ分析の測定条件、ＴＸＲＦ分析の測定結果、ＴＳＣ測定の測定条件、ＴＳＣ測定の測定結果、ウエハ１００のオリエンテーションフラットを基準としたウエハ１００内の位置情報、外部搬送ロボット４２０および内部搬送ロボット２４０のそれぞれのティーチング情報、後述する分析方法に係るシーケンス等を格納するよう構成される。
【００５６】
また、制御部６００は、当該制御部６００に各種データを入力したり、制御部６００から各種データを出力したりする入出力部（入出力手段）（不図示）を有する。例えば、入出力部は、タッチパネル、マウス、キーボード、操作端末等のいずれかを含む。また、制御部６００は、各種データや結果を出力する表示部（不図示）を有していてもよい。なお、表示部を入出力部に含めて考えても良い。
【００５７】
本実施形態では、制御部６００は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、記憶装置としてのＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）若しくはフラッシュメモリなどのＲＯＭ、分析装置１０の各部に接続されるＩ／Ｏポートを備えたコンピュータ装置として構成される。制御部６００による分析装置１０の各部の処理は、ＣＰＵがＨＤＤまたはＲＯＭに格納された分析制御プログラムを実行することにより実現される。これらの分析制御プログラムは、制御部６００としてのコンピュータ装置にインストールされて用いられるが、そのインストールに先立ち、コンピュータ装置で読み取り可能な記憶媒体（ＣＤ−ＲＯＭなど）に格納されて提供されるものであってもよいし、あるいはコンピュータ装置と接続する通信回路を通じてコンピュータ装置に提供されるものであってもよい。この分析制御プログラムは、本発明の一形態となる。
【００５８】
（２）分析方法
次に、図４を用い、本実施形態に係る分析方法について説明する。図４は、本実施形態に係る分析方法を示すシーケンスを説明する図である。なお、図４において、実線で囲まれた部分は１枚目ウエハに係る工程を示し、破線で囲まれた部分は２枚目ウエハに係る工
程を示し、一点鎖線で囲まれた部分は３枚目ウエハに係る工程を示す。また、ステップの番号は、時間の経過とともに順次実行される工程の番号を示している。
【００５９】
本実施形態の分析方法は、ＴＸＲＦ分析部２００によりウエハ１００に対してＴＸＲＦ分析を行う蛍光Ｘ線分析工程と、ＴＳＣ測定部３００によりウエハ１００に対してＴＳＣ測定を行う熱刺激電流測定工程と、搬送部４００によりウエハ１００を外気に暴露することなくＴＸＲＦ分析部２００およびＴＳＣ測定部３００のいずれか一方から他方に搬送する搬送工程と、を有する。本実施形態では、一例として、ＴＸＲＦ分析工程、ＴＳＣ工程の順で行う場合について、詳細を説明する。以下の説明において、分析装置１０の各部の動作は、制御部６００により制御される。
【００６０】
ここで、搬送部４００には、測定対象の複数のウエハ１００が格納されたカセット１２０が連結されている。カセット１２０内の複数のウエハ１００のそれぞれに対して、以下のようにして連続的にＴＸＲＦ分析およびＴＳＣ測定が行われる。
【００６１】
（ステップＳ１）
まず、搬送部４００の外部搬送ロボット４２０は、１枚目ウエハをカセット１２０からアライナ５００に搬送する（ステップＳ１）。
【００６２】
（ステップＳ２）
次に、アライナ５００は、例えば１枚目ウエハのオリエンテーションフラットを検出し、１枚目ウエハがＴＸＲＦ分析部２００に所定の向きで搬入されるように１枚目ウエハの位置を調整する（ステップＳ２）。このように、ＴＸＲＦ分析部２００およびＴＳＣ測定部３００の少なくともいずれかに対してウエハ１００が搬入される際のウエハ１００の位置（試料位置）を調整する工程を「位置調整工程」とする。
【００６３】
（ステップＳ３）
次に、搬送部４００の外部搬送ロボット４２０は、１枚目ウエハを外気に暴露することなくアライナ５００からＴＸＲＦ分析部２００のロードロック室２２０に搬送する（ステップＳ３）。このように、搬送部４００によりウエハ１００を外気に暴露することなくＴＸＲＦ分析部２００、ＴＳＣ測定部３００およびアライナ５００のいずれか一つから他の一つに搬送する工程を「搬送工程」とする。当該搬送工程では、１枚目ウエハは、ロードロック室２２０内の保持部に所定の向きで搬入される。
【００６４】
（ステップＳ４）
次に、ＴＸＲＦ分析部２００の排気部２６６は、ロードロック室２２０内に１枚目ウエハがある状態で、ロードロック室２２０内を排気する（ステップＳ４）。
【００６５】
（ステップＳ５）
次に、ＴＸＲＦ分析部２００の内部搬送ロボット２４０は、１枚目ウエハをロードロック室２２０から予め真空に保たれた測定室２６０に搬送する。内部搬送ロボット２４０は、検出器２７０の直下にウエハ１００の所定の測定位置の原点（例えばウエハ１００の中心）が配置されるように、測定室２６０のステージ２６３上にウエハ１００を載置する（ステップＳ５）。
【００６６】
（ステップＳ６）
次に、ＴＸＲＦ分析部２００は、１枚目ウエハに対して以下のようにしてＴＸＲＦ分析を開始する（ステップＳ６）。なお、このとき、ＴＸＲＦ分析部２００のロードロック室２２０は、例えばＨｅガスにより大気圧にパージされる。
【００６７】
（ＴＸＲＦ分析工程）
ここで、図２、図５〜図７を用い、ＴＸＲＦ分析部２００によるＴＸＲＦ分析工程について説明する。図５は、ＴＸＲＦ分析おける測定位置を示す図である。図６および７は、ＴＸＲＦ分析による測定データを示した図である。本実施形態では、一例として、ＴＸＲＦ分析において、いわゆるマッピング測定（Ｓｗｅｅｐｉｎｇ−ＴＸＲＦ分析）を行う場合について説明する。
【００６８】
予め、Ｘ線発生器２８０が、上述したシャッターが閉じられた状態でＸ線を出射可能な状態に立ちあげられる。また、測定対象のウエハ１００において存在すると予想される汚染元素に応じて、分光器２８２を交換することにより、分光器２８２によって分光されるＸ線の波長が設定される。例えば、汚染元素が軽金属元素、遷移金属元素、重金属元素であるかによって、分光器２８２によって分光されるＸ線の波長が設定される。具体的には、Ｘ線発生器２８０のＸ線管にタングステン（Ｗ）からなる回転陽極が用いられる場合、汚染元素が軽金属元素であるとき分光器２８２によって分光されるＸ線はＷ−Ｍα線であり、汚染元素が遷移金属元素であるとき分光器２８２によって分光されるＸ線はＷ−Ｌβ線であり、汚染元素が重金属元素であるとき分光器２８２によって分光されるＸ線は高エネルギー（Ｈ．Ｅ．）線である。
【００６９】
また、図５に示されているように、ＴＸＲＦ分析において、例えばウエハ１００のオリエンテーションフラット１０２を基準として、二次元の座標が設定されている。具体的には、例えば、ウエハ１００の中心を座標中心（原点）（０，０）として、この座標中心で直交するＸ軸およびＹ軸により規定される直交座標（以下、ＸＹ座標）が設定される。なお、ＸＹ座標のＸ軸は、ウエハ１００のオリエンテーションフラット１０２と平行な座標軸とする。
【００７０】
また、後述するマッピング測定では、ウエハ１００の表面の複数の「測定位置」において、ウエハ１００から放出される蛍光Ｘが測定される。ここでいうＴＸＲＦ分析の「測定位置」とは、検出器２７０がウエハ１００から放出される蛍光Ｘ線を検出する所定の検出範囲における中心位置のことをいう。
【００７１】
ここで、測定室２６０のステージ２６３の上には、ロードロック室２２０から搬送されたウエハ１００（１枚目ウエハ）が載置されており、検出器２７０は上記した測定位置の原点を測定するように配置されている。ステージ移動機構部２６４は、検出器２７０によるウエハ１００の測定位置が（ｘ１，ｙ１）となるようにステージ２６３を移動し、また、分光器２８２により単色化されたＸ線がウエハ１００の表面に対して非常に浅い角度で入射しウエハ１００の表面で全反射するようにステージ２６３の水平方向に対する傾きを調整する。
【００７２】
次に、Ｘ線発生器２８０の出射側に設けられたシャッターが開かれることにより、ウエハ１００の測定位置（ｘ１，ｙ１）に対して、Ｘ線発生器２８０から分光器２８２を介して非常に浅い角度でＸ線が照射される。ウエハ１００の表面に入射したＸ線は、全反射する。このとき、検出器２７０は、ウエハ１００の測定位置（ｘ１，ｙ１）から放出される蛍光Ｘ線を検出し、制御部６００は、検出器２７０から測定位置（ｘ１，ｙ１）における蛍光Ｘ線スペクトルを含むＴＸＲＦ分析情報を取得し、記憶装置に格納する。なお、このような１つの測定位置におけるＴＸＲＦ分析に係る時間は、例えば１秒以上１０秒未満である。
【００７３】
次に、ステージ移動機構部２６４は、ウエハ１００の測定位置が（ｘ１，ｙ１）から所定の測定間隔だけ離れた（ｘ２，ｙ１）となるようにステージ２６３を移動する。このとき、Ｘ線発生器２８０および分光器２８２は、測定位置（ｘ１，ｙ１）にて測定を行った
ときの状態（Ｘ線強度、角度等）で維持される。
【００７４】
次に、ウエハ１００の測定位置（ｘ１，ｙ１）におけるＴＸＲＦ分析と同様にして、ウエハ１００の測定位置（ｘ２，ｙ１）に対してＸ線が照射される。検出器２７０は、ウエハ１００の測定位置（ｘ２，ｙ１）から放出される蛍光Ｘ線を検出し、制御部６００は、検出器２７０から測定位置（ｘ２，ｙ１）における蛍光Ｘ線スペクトルを含むＴＸＲＦ分析情報を取得し、記憶装置に格納する。
【００７５】
マッピング測定では、このような各測定位置におけるＴＸＲＦ分析が、所定の測定間隔をあけてウエハ１００の全体に亘って行われる。なお、ウエハ１００の全体に対するＴＸＲＦ分析のマッピング測定に係る時間は、例えば３０分以上１時間未満である。制御部６００は、例えばウエハ１００に対してＴＸＲＦ分析のマッピング測定を行った結果を表示部に表示する。
【００７６】
図６に示されているように、上記したＴＸＲＦ分析のマッピング測定により、ウエハ１００の全体に対して汚染元素がどのように分布するかを定性的に把握することができる。この例では、Ｃｒがウエハ１００の全体に亘って均一に分布しているのに対し、ＦｅおよびＮｉが同一の測定位置Ａ（ｘａ，ｙａ）において多く検出されている。
【００７７】
図７は、図６の測定位置Ａにおける蛍光Ｘ線スペクトルを示している。図７に示されているように、測定位置Ａにおいて、汚染元素がどの程度存在するかを定量的に把握することができる。この例では、当該ウエハ１００の測定位置Ａにおいて、所定量（または所定比率）のＦｅおよびＮｉが検出されることから、ステンレスによるコンタミネーションが示唆される。
【００７８】
以上のようにして、ウエハ１００に対してＴＸＲＦ分析工程が行われる。
【００７９】
しかしながら、上記のようなＴＸＲＦ分析では、例えばウエハ１００の測定位置Ａにおいて上記のような汚染元素の種類や量を測定できるものの、その汚染元素の種類や量がウエハ１００の電気的特性にどのように影響を与えるかについては把握することができない。一方で、このような電気的特性は、ＴＸＲＦ分析部２００に隣接して設けられたＴＳＣ測定部３００によって測定することができる。
【００８０】
そこで、制御部６００は、上記したＴＸＲＦ分析工程の結果に基づいて、次に行われるＴＳＣ測定工程での測定すべきウエハ１００の測定位置を決定する（位置決定工程）。具体的には、上記した例において、次に行われるＴＳＣ測定工程での測定すべき測定位置を、ＦｅおよびＮｉが多く検出された測定位置Ａに決定する。したがって、後述するＴＳＣ測定工程では、当該位置決定工程において決定された測定位置ＡにおいてＴＳＣ測定が行われる。
【００８１】
（ステップＳ７〜１１）
ここで、ステップＳ６で１枚目ウエハに対してＴＸＲＦ分析が行われている間に、同時に並行して、２枚目ウエハが１枚目の後にＴＸＲＦ分析が行われるように準備される。具体的には、搬送部４００の外部搬送ロボット４２０は、２枚目ウエハをカセット１２０からアライナ５００に搬送する（ステップＳ７）。次に、アライナ５００は、例えば２枚目ウエハがＴＸＲＦ分析部２００に１枚目ウエハと同一の向きで搬入されるように２枚目ウエハの位置を調整する（ステップＳ８）。次に、搬送部４００の外部搬送ロボット４２０は、２枚目ウエハを外気に暴露することなくアライナ５００からＨｅガスで大気圧にパージされたロードロック室２２０に搬送する（ステップＳ９）。次に、ＴＸＲＦ分析部２００の排気部２６６は、ロードロック室２２０内に２枚目ウエハがある状態で、ロードロッ
ク室２２０内を排気する（ステップＳ１０）。２枚目ウエハは、１枚目ウエハのＴＸＲＦ分析が完了するまでこの状態で待機する（ステップＳ１１）。
【００８２】
（ステップＳ１２）
１枚目ウエハのＴＸＲＦ分析の完了後、ＴＸＲＦ分析部２００の内部搬送ロボット２４０は、１枚目ウエハを測定室２６０から２枚目ウエハが待機するロードロック室２２０に搬送する（ステップＳ１２）。
【００８３】
（ステップＳ１３）
次に、ＴＸＲＦ分析部２００の内部搬送ロボット２４０は、２枚目ウエハをロードロック室２２０から測定室２６０に搬送する。また、内部搬送ロボット２４０は、２枚目ウエハが１枚目ウエハの載置位置と同一の位置に配置されるように、測定室２６０のステージ２６３上にウエハ１００を載置する。これにより、ＴＸＲＦ分析における測定対象のウエハが１枚目ウエハから２枚目ウエハに入れ替えられる（ステップＳ１３）。
【００８４】
（ステップＳ１４）
次に、ＴＸＲＦ分析部２００は、２枚目ウエハに対して１枚目ウエハと同様のＴＸＲＦ分析を開始する（ステップＳ１４）。このとき、ＴＸＲＦ分析部２００のロードロック室２２０は、内部に１枚目ウエハがある状態で、例えばＨｅガスにより大気圧にパージされる。
【００８５】
（ステップＳ１５〜１７）
次に、搬送部４００の外部搬送ロボット４２０は、１枚目ウエハを外気に暴露することなくＴＸＲＦ分析部２００のロードロック室２２０からアライナ５００に搬送する（ステップＳ１５）。次に、アライナ５００は、１枚目ウエハがＴＳＣ測定部３００に所定の向きで搬入されるように１枚目ウエハの位置を調整する（ステップＳ１６）。次に、搬送部４００の外部搬送ロボット４２０は、１枚目ウエハを外気に暴露することなくアライナ５００からＴＳＣ測定部３００に搬送する（ステップＳ１７）。
【００８６】
（ステップＳ１８）
次に、２枚目ウエハに対してＴＸＲＦ分析工程を行っている一方で、ＴＸＲＦ分析工程が完了した１枚目ウエハに対して、以下のようにしてＴＳＣ測定工程を同時に並行して行う（ステップＳ１８）。
【００８７】
（ＴＳＣ測定工程）
ここで、図３、図８〜図１２を用い、ＴＳＣ測定部３００によるＴＳＣ測定工程について説明する。図８は、ＴＳＣ測定による測定例を説明するための図である。図９〜図１２は、ＴＳＣ測定による測定データを示した図である。なお、図９〜図１２において示されたＴＳＣ測定の測定データは、その一例であって、図６および図７において示されたＴＸＲＦ分析の測定データと相関のある試料によって測定されたものではない。
【００８８】
ＴＸＲＦ分析工程と同様にして、ＴＳＣ測定工程においても、ウエハ１００に対して二次元の座標が設定されている。本実施形態のＴＳＣ測定工程では、上述のように、ＴＸＲＦ分析工程の位置決定工程において決定された測定位置ＡにおいてＴＳＣ測定が行われる場合について説明する。また、ＴＳＣ測定では、測定対象としてウエハ１００またはウエハ１００上の膜等における電気的特性を測定することができるが、ここでは測定対象が「ウエハ１００」であるとして説明する。
【００８９】
ここで、制御部６００の記憶装置には予め汚染元素の種類および量に対してウエハ１００内で形成されることが予想されるトラップ準位等が記録されており、制御部６００は、
測定位置Ａにおける汚染元素の種類および量に応じて、ＴＳＣ測定の測定条件（後述する冷却の温度Ｔｓ、測定終了温度、トラッピング電圧Ｖｓｅｔ、時間ｔｓｅｔ、時間ｔｇｓｅｔ、およびコレクティング電圧Ｖｃ等）を設定する。
【００９０】
図８に示されているように、ガス供給部３１５および排気部３１６により、測定室３０４の内部を不活性ガスで満たした減圧雰囲気にし、温度可変機構により、測定室３０４内のウエハ１００（１枚目ウエハ）の温度を室温から所定の温度Ｔｓまで低下させる。ここで、所定の温度Ｔｓとは、測定対象としてのウエハ１００内の電荷トラップにキャリアを凍結させるのに必要な温度であり、具体的には、液体窒素の温度（−７７Ｋ）程度である。
【００９１】
次に、測定室３０４内のステージ３１１上に載置されたウエハ１００に対して、プローブ電極３１４である一対の電極３１４ａ，３１４ｂを接続する。このとき、一対の電極３１４ａ，３１４ｂで挟まれた測定領域の中心位置が上記した測定位置Ａと一致するように、一対の電極３１４ａ，３１４ｂを配置する。なお、このときの一対の電極３１４ａ，３１４ｂの間隔は、例えば２ｍｍである。
【００９２】
次に、ウエハ１００の温度を所定の温度Ｔｓに維持した状態で、電圧源３２０による電圧印加および光照射部３１３による光照射の少なくともいずれか一方を行う。これにより、ウエハ１００内にキャリア（電子または正孔）を生じさせ、電荷トラップにキャリアを凍結させる。本実施形態では、例えば、ウエハ１００に対して電圧源３２０による電圧印加を行い、以下のようにして電荷トラップにキャリアを捕獲凍結させる。
【００９３】
まず、スイッチ３１９ａ，３１９ｂをそれぞれ電圧源３２０および電流計３２１側に切り替え、電圧源３２０により一対の電極３１４ａ，３１４ｂ間に所定の電圧（以下、トラッピング電圧）Ｖｓｅｔを印加する。ここでいう「トラッピング電圧Ｖｓｅｔ」とは、ウエハ１００内にキャリア（電子または正孔）を生じさせるために必要な電圧のことをいう。トラッピング電圧Ｖｓｅｔを印加する時間ｔｓｅｔは、ウエハ１００内の電荷トラップをキャリアで満たすために必要な時間に設定される。これにより、ウエハ１００のバンドギャップＥｇ内で所定のトラップ準位を形成する電荷トラップに対して、キャリアが捕獲凍結される。ここでいう「トラップ準位」とは、トラップ深さとも言い、例えばドナー準位Ｅｄまたはアクセプター準位Ｅａである。
【００９４】
次に、スイッチ３１９ａ，３１９ｂをグランド側に切り替えることにより、トラッピング電圧の印加を停止すると共に、ウエハ１００またはウエハ１００上の膜をグランドに短絡させる。ウエハ１００は、この状態で、保持時間ｔｇｓｅｔだけ保持される。これにより、電荷トラップに捕獲されなかった余剰キャリアがウエハ１００から排出される。保持時間ｔｇｓｅｔは、余剰キャリアをウエハ１００から排出するために必要な時間に設定される。
【００９５】
次に、スイッチ３１９ａ，３１９ｂをそれぞれ電圧源３２０および電流計３２１側に切り替え、電圧源３２０により一対の電極３１４ａ，３１４ｂ間にトラッピング電圧と逆極性である所定の電圧（コレクティング電圧）Ｖｃを印加する。これにより、ウエハ１００内の電子または正孔が一対の電極３１４ａ，３１４ｂのいずれか一方に導かれる。また、これと同時に、温度可変機構により、測定室３０４内のウエハ１００の温度を一定速度で上昇させる。これにより、トラップ準位が浅い電荷トラップから徐々にキャリアが熱的解放されていく。このとき、電流計３２１は、昇温過程におけるキャリアの熱的解放により流れる電流（熱刺激電流：ＴＳＣ）を計測する。ウエハ１００の温度が所定の測定終了温度まで上昇したとき、電流計３２１による計測を終了する。制御部６００は、電流計３２１から温度に対する熱刺激電流を含むＴＳＣ測定情報を取得し、記憶装置に格納する。
【００９６】
ここで、図９は、上記したＴＳＣ測定により、温度に対する熱刺激電流（以下、ＴＳＣスペクトル）を示す測定データを示している。図９に示されているように、この例では、二つの温度領域において、熱刺激電流が極大となっている。これらの熱刺激電流のピークは、ウエハ１００内の２種類の電荷トラップからのキャリアの熱的解放によるものであると示唆される。例えば、このＴＳＣスペクトルにおいて、ＴＳＣの理論式またはガウス関数によるフィッティングを行うことにより、ＴＳＣスペクトルを２つのピーク（点線）に分離する。以下のようなＴＳＣの理論式（式（１））等により、分離したピークの温度（Ｔ１，Ｔ２）から電荷トラップのトラップ準位（Ｅｔ）を求めることができる。
Ｅｔ＝ｋＴｌｎ（Ｔ４／β）  ・・・（１）
ただし、ｋはボルツマン定数、Ｔはピーク温度、βは昇温速度である。
【００９７】
このようなＴＳＣ測定は、「グローバルピーク測定」と呼ばれる。グローバルピーク測定に係る時間は、例えば３０分以上１時間未満である。
【００９８】
さらに、ＴＳＣ測定工程では、昇温を段階的に行う、いわゆる「部分昇温法」によるＴＳＣ測定を行っても良い。部分昇温法によるＴＳＣ測定工程では、まず、ウエハ１００の温度を測定開始温度としての第１温度から所定の温度範囲で一定速度によって上昇させ、ウエハ１００からの熱刺激電流を測定する。上述したグローバルピーク測定に対して、このように部分的に昇温を行う一つの工程を、「部分昇温工程」と呼ぶ。次に、ウエハ１００の温度を第１温度よりも所定の温度間隔だけ高い第２温度まで冷却する。次に、ウエハ１００の温度を第２温度から所定の温度範囲で一定速度によって上昇させ、ウエハ１００からの熱刺激電流を測定する。これらの部分昇温工程を、所定の測定終了温度まで順次繰り返し行う。
【００９９】
ここで、図１０は、部分昇温法によるＴＳＣ測定を行った一例を示している。図１０において、印の異なるプロットは、それぞれ測定開始温度（Ｔｓｔｏｐ）が異なる部分昇温工程によるアレニウスプロットである。図１０に示されているように、それぞれの部分昇温工程において測定開始温度付近からの熱刺激電流が上昇する傾きは、測定開始温度（Ｔｓｔｏｐ）に依存して変化する。各々の部分昇温工程における温度に対する熱刺激電流の傾きは、所定の温度領域において直線近似することによって求められる。
【０１００】
ここで、熱刺激電流（ＩＴＳＣ）、温度（Ｔ）および活性化エネルギー（ＥＡ）は、以下の式（２）で表される。
ＩＴＳＣ∝ｅｘｐ（−ＥＡ／ｋＴ）  ・・・（２）
上記した各々の部分昇温工程における温度に対する熱刺激電流の傾きは、式（２）における−ＥＡ／ｋであることから、各々の部分昇温工程において脱トラップしたキャリアの活性化エネルギーＥＡが求められる。この活性化エネルギーＥＡは、電荷トラップのトラップ準位Ｅｔに相当する。
【０１０１】
図１１は、各々の部分昇温工程における測定開始温度（Ｔｓｔｏｐ）に対する活性化エネルギー（例えば電子トラップ深さ）を示している。図１１に示されているように、この例では、測定開始温度が８０Ｋから１００Ｋまでの範囲において、活性化エネルギーは不変である。このことから、ウエハ１００内では０．０６ｅＶ程度の不連続なトラップ準位が形成されていることが示唆される。一方、測定開始温度が１１０Ｋから１６０Ｋまでの範囲において、活性化エネルギーは温度に対して単調に増加している。このことから、ウエハ１００内では０．０６ｅＶよりも高いエネルギー範囲で連続的に分布するトラップ準位が形成されていることが示唆される。この例のように活性化エネルギーが所定の温度領域で一定となる平坦領域が現れるとき、ウエハ１００の状態が「良好」であると判断し、平坦領域が現れないとき、ウエハ１００の状態が「不良」であると判断してもよい。
【０１０２】
図１２は、図１０および式（２）から求められたトラップ密度を示している。図１２に示されているように、不連続なトラップ準位、および連続的に分布するトラップ準位におけるトラップ密度が求められる。例えばこのトラップ密度を、先に測定されたＴＸＲＦ分析による汚染元素の量などと比較することにより、汚染元素によるウエハ１００の電気的特性への影響を把握することができる。
【０１０３】
以上のようにＴＳＣ測定工程では、ウエハ１００の電気的特性が測定される。
【０１０４】
（ステップＳ１９〜２３）
ステップＳ１４で２枚目ウエハに対してＴＸＲＦ測定が行われ、またステップＳ１８で１枚目ウエハに対してＴＳＣ測定が行われている間に、同時に並行して、３枚目ウエハが２枚目の後にＴＸＲＦ分析が行われるように準備される（ステップＳ１９〜２３）。次に、ＴＸＲＦ分析における測定対象のウエハが２枚目ウエハから３枚目ウエハに入れ替えられ、３枚目ウエハに対してＴＸＲＦ分析を開始する（ステップＳ２４〜２６）。
【０１０５】
（ステップＳ２７〜２９）
次に、搬送部４００の外部搬送ロボット４２０は、２枚目ウエハを外気に暴露することなくＴＸＲＦ分析部２００のロードロック室２２０からアライナ５００に搬送する（ステップＳ２７）。次に、アライナ５００は、２枚目ウエハがＴＳＣ測定部３００に所定の向きで搬入されるように２枚目ウエハの位置を調整する（ステップＳ２８）。２枚目ウエハは、１枚目ウエハのＴＳＣ測定が完了するまでこの状態で待機する（ステップＳ２９）。
【０１０６】
（ステップＳ３０）
１枚目ウエハのＴＳＣ測定の完了後、搬送部４００の外部搬送ロボット４２０は、１枚目ウエハを外気に暴露することなくＴＳＣ測定部３００からカセット１２０に搬送する（ステップＳ３０）。
【０１０７】
以上により、１枚目ウエハに対するＴＸＲＦ分析工程およびＴＳＣ測定工程が終了する。ステップＳ３０以降は、ステップ１８以降と同様の工程が次のウエハ１００（２枚目ウエハ等）に対して順次行われていく。
【０１０８】
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態やその変形例によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
【０１０９】
（ａ）本実施形態によれば、ＴＸＲＦ分析部２００およびＴＳＣ測定部３００が同一の分析装置１０に統合されている。ＴＸＲＦ分析部２００によるＴＸＲＦ分析により、試料としてのウエハ１００の表面における汚染元素の種類および量が分かるのに対して、その汚染元素の種類や量がウエハ１００の電気的特性にどのように影響を与えるかについては把握することができない。一方で、ＴＳＣ測定部３００によるＴＳＣ測定により、試料としてのウエハ１００の電気的特性が分かるのに対して、その電気的特性がどのような汚染元素によって影響を受けているのかを把握することができない。本実施形態によれば、分析装置１０がＴＸＲＦ分析部２００およびＴＳＣ測定部３００の両方を備えることにより、ＴＸＲＦ分析とＴＳＣ測定とのそれぞれの測定ができない部分を相互に補完し、試料としてのウエハ１００の汚染状態と電気的特性との相関関係を把握することができる。
【０１１０】
（ｂ）本実施形態によれば、搬送部４００は、ＴＸＲＦ分析部２００およびＴＳＣ測定部３００に気密に連結され、試料としてのウエハ１００を外気に暴露することなくＴＸＲＦ分析部２００およびＴＳＣ測定部３００のそれぞれに搬送可能に構成される。これにより、全反射蛍光Ｘ線分析法を用いた評価と、熱刺激電流測定法を用いた評価とが、同一の分
析装置１０で外気に暴露することなく連続的に行われる。
【０１１１】
これまで、ＴＸＲＦ分析による評価と、ＴＳＣ測定による評価とは、例えばそれぞれ別々の独立した装置で行われてきた。この場合、ＴＸＲＦ分析を行う装置において測定が行われたウエハを、ＴＳＣ測定を行う装置に搬入するまでの間に、ウエハの表面が汚染されてしまう可能性があった。
【０１１２】
例えば半導体製造プロセスの管理などでは、ウエハ１００の表面における微量な汚染物の影響を検出するために高い精度での測定が求められる。具体的には、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造の半導体デバイスを製造する場合には、半導体デバイス特性が特にウエハの表面汚染に敏感であるため、半導体プロセスにおいてウエハの表面に生じる微量な汚染元素の種類および量を把握するとともに、その微量な汚染元素による電気的特性への影響を把握することが望まれる。
【０１１３】
このような場合、ＴＸＲＦ分析工程およびＴＳＣ測定工程の間でウエハを移動する際においてウエハの表面への外部からのコンタミネーションによって、正確にＴＸＲＦ分析およびＴＳＣ測定を行うことができない可能性がある。例えば、汚染元素が拡散係数の高い元素である場合には、上記したウエハを移動する際にウエハ内に拡散することが考えられ、それぞれの測定工程においてウエハの測定前の状態が異なってしまう可能性がある。したがって、二つの測定工程の間でウエハを移動する際において、どのようにウエハの表面への外部からのコンタミネーションの影響を抑制するかが重要となる。
【０１１４】
本実施形態によれば、全反射蛍光Ｘ線分析法を用いた評価と、熱刺激電流測定法を用いた評価とが、同一の分析装置１０で外気に暴露することなく連続的に行われる。これにより、ＴＸＲＦ分析が完了したウエハ１００に対してＴＳＣ測定を行うまでの間に、ウエハ１００の表面が外部から汚染されてしまうことを抑制することができる。したがって、本実施形態に係る分析装置１０を高い精度での測定が求められる半導体製造プロセスの管理などに適用することが特に有効である。
【０１１５】
（ｃ）本実施形態によれば、分析装置１０は、ＴＸＲＦ分析部２００、ＴＳＣ測定部３００および搬送部４００を統括して制御する制御部６００を備える。これにより、分析装置１０全体を容易に操作することができる。
【０１１６】
（ｄ）本実施形態によれば、ＴＸＲＦ分析部２００およびＴＳＣ測定部３００の少なくともいずれかに対してウエハ１００が搬入される際の試料位置を調整するアライナ５００を備える。これにより、ＴＸＲＦ分析およびＴＳＣ測定の少なくともいずれかの測定を、ウエハ１００の測定位置と関連付けて行うことができる。
【０１１７】
（ｅ）本実施形態によれば、ＴＸＲＦ分析工程およびＴＳＣ測定工程のいずれか一方の工程は、その一方での測定結果に基づいて、ＴＸＲＦ分析工程およびＴＳＣ測定工程の他方の工程での測定すべきウエハ１００の測定位置を決定する位置決定工程を有する。他方の工程では、位置決定工程によって決定された測定位置にて当該他方の処理での測定を行う。例えば、ＴＸＲＦ分析工程およびＴＳＣ測定工程のいずれか一方の工程において特異な測定結果が得られた測定位置で、他方の工程を行う。これにより、特異な測定結果の影響を異なる測定方法により詳細に把握することができる。また、他方の工程では、特異な結果が得られた測定位置のみを測定するだけで十分である場合がある。したがって、一方の測定において正常な測定結果が得られた測定位置を他の測定における測定対象から除外することにより、分析工程全体としてのスループットを向上させることができる。
【０１１８】
（ｆ）本実施形態によれば、例えば上述のように、ＴＸＲＦ分析工程では、ウエハ１００
の表面での複数の測定位置にてＴＸＲＦ分析を行うマッピング測定を行い、位置決定工程では、ＴＸＲＦ分析での結果に基づいてＴＳＣ測定工程での測定すべきウエハ１００の測定位置を決定する。例えば、ＴＸＲＦ分析工程において、ウエハ１００の特定の測定位置（例えば上述の測定位置Ａ）において汚染元素の種類および量が他の測定位置に比較して特異であったとき、ＴＳＣ測定工程では、ＴＸＲＦ工程における特異な測定位置においてＴＳＣ測定を行う。これにより、ウエハ１００における汚染元素の種類および量の違いがウエハ１００の電気的特性に与える影響を把握することができる。例えば、ウエハ１００の電気的特性に影響を与えない範囲で半導体プロセス上許容される汚染元素の種類および量を求めることができる。
【０１１９】
（ｇ）本実施形態によれば、ＴＸＲＦ分析工程の後にＴＳＣ測定工程が行われる。ここで、ＴＳＣ測定をウエハ１００全体に亘ってマッピング測定を行う場合には多大な時間が必要とされる。これに対して、ＴＸＲＦ分析のマッピング測定に係る時間は、一点のＴＳＣ測定（グローバルピーク測定）に係る時間とほぼ等しい。したがって、ＴＸＲＦ分析のマッピング測定によって汚染元素が検出された特定の測定位置に限ってＴＳＣ測定を行うことにより、第１のウエハ１００に対してＴＳＣ測定が行われている間に、ＴＸＲＦ分析が終了した第２のウエハ１００を長時間待機させることない。したがって、分析装置１０内でのウエハ１００の待機時間を縮小して、複数のウエハ１００を連続的に測定することができる。
【０１２０】
また、ＴＸＲＦ分析工程においてＸ線照射によるウエハ１００へのダメージは殆ど無いのに対して、ＴＳＣ測定工程において測定終了温度が室温よりも高い温度である場合には、測定対象としてのウエハ１００における熱的変化が生じることが考えられる。したがって、ＴＸＲＦ分析工程の後にＴＳＣ測定工程を行うことにより、双方の測定を同一のウエハ１００の状態で行うことができる。
【０１２１】
（ｈ）本実施形態によれば、第１のウエハ１００に対してＴＸＲＦ分析工程およびＴＳＣ測定工程のいずれか一方の工程を行い、第２のウエハ１００に対して他方の工程を同時に並行して行う。これにより、分析装置１０による分析工程全体としてのスループットを向上させることができる。
【０１２２】
＜本発明の他の実施形態＞
本発明の技術的範囲は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。以下、代表的な変形例を記述する。
【０１２３】
上記実施の形態では、試料としてのウエハ１００の表面を複数の測定位置に設定する際に、ＴＸＲＦ分析とＴＳＣ測定の双方において、同じ座標系を用いて測定位置を設定する場合について説明したが、例えば、ＴＸＲＦ分析とＴＳＣ測定のうち、一方の方法は直交座標（ＸＹ座標）を用いて測定位置を設定し、他方の方法は極座標を用いて測定位置を設定してもよい。また、ＴＸＲＦ分析とＴＳＣ測定で、異なる大きさで測定位置を設定してもよい。ただし、いずれの場合であっても、ＴＸＲＦ分析で測定対象とした測定位置と、ＴＳＣ測定で測定対象とした測定位置とを、座標変換や測定位置の重ね合わせなどによって正確に対応付ける必要がある。
【０１２４】
また、上述の実施形態では、位置調整部としてのアライナ５００がＴＸＲＦ分析部２００およびＴＳＣ測定部３００の両方に対してウエハ１００の位置を調整するよう構成される場合について説明したが、アライナは少なくともいずれか一方の装置に対してウエハの位置を調整するよう構成されていればよい。例えばＴＸＲＦ分析部２００は測定室内にレーザ等の位置検出手段を用いた位置調整手段を有していることがあり、この場合では、ア
ライナはＴＳＣ測定部だけに対してウエハの位置を調整するよう構成される。
【０１２５】
また、上述の実施形態では、アライナは搬送部の内部に設けられる場合について説明したが、アライナは搬送部との間でウエハを外気に暴露することなく搬送可能であればよく、搬送部の外側に個別に設けられていても良い。
【０１２６】
また、上述の実施形態では、ＴＸＲＦ分析で測定する汚染物質が金属である場合について説明したが、汚染物質は、有機物、無機物、自然酸化物などであってもよい。
【０１２７】
また、上述の実施形態では、ＴＳＣ測定部３００において、一対の電極３１４ａ，３１４ｂがウエハ１００の表面に接続する場合について説明したが、一方の電極がウエハの裏面に接続され、他方の電極がウエハの表面に接続されてもよい。
【０１２８】
また、上述の実施形態では、ＴＳＣ測定部３００のプローブ電極３１４が直接ウエハ１００に接触して接続される場合について説明したが、プローブ電極はウエハに対して非接触で接続されてもよい。または、ウエハ１００の表面に金属電極を真空蒸着等により成膜し、金属電極を介してＴＳＣ測定を行っても良い。
【０１２９】
また、上述の実施形態では、ＴＳＣ測定工程において、ＴＸＲＦ分析における特異な測定位置ＡにおいてＴＳＣ測定を行う場合について説明したが、ＴＳＣ測定工程において、測定位置ＡのＴＳＣ測定とともに、さらにリファレンスとなる正常な測定位置でＴＳＣ測定を行ってもよい。
【０１３０】
また、上述の実施形態では、ＴＸＲＦ分析工程においてウエハ１００の全体に亘ってＴＸＲＦ分析のマッピング測定を行い、ＴＳＣ測定工程においてウエハ１００の特定の測定位置においてＴＳＣ測定を行う場合について説明したが、ＴＳＣ測定工程においてウエハ１００の全体に亘ってＴＳＣ測定のマッピング測定を行い、ＴＸＲＦ分析工程においてウエハ１００の特定の測定位置においてＴＸＲＦ分析を行っても良い。または、ＴＸＲＦ分析工程およびＴＳＣ測定工程の両方においてマッピング測定を行っても良い。
【０１３１】
また、上述の実施形態では、分析装置１０の搬送部４００に一つのカセット１２０が連結される場合について説明したが、分析装置には複数のカセットが連結されてもよい。この場合、例えば分析装置１０による測定が終了したウエハを測定前のカセットとは異なる清浄なカセットに搬送してもよい。
【０１３２】
また、上述の実施形態では、一つのウエハに対してＴＸＲＦ分析工程の後にＴＳＣ測定工程を順に行っていく場合について説明したが、複数のウエハに対してＴＸＲＦ分析工程を行い、その複数のウエハに対してＴＸＲＦ分析工程を行った結果に基づいて、例えば汚染元素が検出された所定のウエハ（または複数のウエハ全て）に対してＴＳＣ測定工程を行ってもよい。
【０１３３】
また、上述の実施形態では、制御部６００が分析装置１０の各部を統括して制御する場合について説明したが、制御部は、ＴＸＲＦ分析手段、ＴＳＣ測定手段、および搬送手段等に分かれていても良い。
【符号の説明】
【０１３４】
１０  分析装置
１００  ウエハ（半導体ウエハ）
２００  蛍光Ｘ線分析部（ＴＸＲＦ分析部）
３００  熱刺激電流測定部（ＴＳＣ測定部）
４００  搬送部
５００  位置調整部（アライナ）
６００  制御部
【図２】
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【図５】
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【図９】
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【図１２】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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