(57)【要約】【課題】高誘電体ゲート絶縁膜である酸化ハフニウム膜、バリアメタル膜としてタンタル窒化膜を製膜する半導体集積回路製造プロセスにおける半導体基板上のハフニウム、タンタルを１本のイリジウムＸ線管で高感度、高精度に分析することができる蛍光Ｘ線分析装置およびその方法を提供することを目的とする。【解決手段】全反射蛍光Ｘ線分析装置１は、イリジウムＸ線管１１からのＸ線１２の中からＩｒ−Ｌα線１５とＩｒ−Ｌβ線１６を分光手段８により単色化して半導体基板Ｓに、それぞれ照射し、得られたそれぞれの分析データを演算手段２０により演算処理することにより、半導体基板Ｓ上の不純物であるハフニウムおよびタンタルを高感度、高精度に分析する。【選択図】図１
2008058076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イリジウムを含むターゲットを有するＸ線管と、
前記Ｘ線管からのＸ線を分光手段でＩｒ−Ｌα線に単色化し、半導体基板である試料に照射する第１照射手段と、
前記Ｘ線管からのＸ線を前記分光手段でＩｒ−Ｌβ線に単色化し、前記試料に照射する第２照射手段と、
前記第１および第２照射手段によって照射された前記試料から発生する第１蛍光Ｘ線の強度および第２蛍光Ｘ線の強度を検出する検出器と、
前記検出器が検出する前記第１蛍光Ｘ線の強度および前記第２蛍光Ｘ線の強度に基づき前記試料のハフニウムおよび／またはタンタルの量を演算する演算手段と、
を備えた蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
イリジウムを含むターゲットを有するＸ線管からのＸ線を分光手段で単色化したＩｒ−Ｌα線を半導体基板である試料に照射し、前記試料から発生する第１蛍光Ｘ線の強度を検出器で検出し、
前記Ｘ線管からのＸ線を前記分光手段で単色化したＩｒ−Ｌβ線を前記試料に照射し、前記試料から発生する第２蛍光Ｘ線の強度を前記検出器で検出し、
前記検出器が検出する前記第１蛍光Ｘ線の強度および前記第２蛍光Ｘ線の強度に基づき前記試料のハフニウムおよび／またはタンタルの量を演算する蛍光Ｘ線分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路製造に係わる分野、特にウエハー基板などの半導体基板を分析試料とする蛍光Ｘ線分析装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路製造プロセスにおいて、高誘電体ゲート絶縁膜としてシリコン酸化膜やシリコン酸窒化膜が用いられているが、静電容量を大きくするために、年々、その膜厚は薄くなり、絶縁性能を維持する限界に達しており、より高い誘電率を有する物質が望まれ、酸化ハフニウムやハフニウムとシリコンの複合酸化物が用いられるようになってきている。また、バリアメタル膜としてタンタル窒化膜が用いられている。
【０００３】
そのため近年、酸化ハフニウム膜が製膜された半導体基板上に銅、鉄などの遷移金属の不純物が存在すると絶縁性能を低下させるため、これらの極微量の不純物を全反射蛍光Ｘ線分析装置で分析を行うことが試みられている（特許文献１参照）。
【０００４】
従来の技術である特許文献１に記載されている全反射蛍光Ｘ線分析装置および分析方法では、半導体基板上にハフニウムまたはハフニウム含有化合物を主成分とする膜を形成した試料の形成膜に、イリジウムＸ線管から発生したＸ線の中から分光手段によりＩｒ−Ｌα線を選択して照射し、試料から発生する蛍光Ｘ線を検出して前記膜に不純物として含まれる鉄と銅の分析を行っている。
【０００５】
特許文献１に記載されている全反射蛍光Ｘ線分析装置は、既存の全反射蛍光Ｘ線分析装置にイリジウムＸ線管を装着し、Ｉｒ−Ｌα線を分光手段としてはよく知られた人工累積膜や結晶を用いて選択して試料に照射している。この文献には、Ｘ線発生器（Ｘ線管）として、イリジウムを陽極とするＸ線管を製作し、実験を行ったことおよび金属製基体の表面にイリジウムから成るＸ線発生層が形成された回転対陰極（すなわち回転陽極）および電子線を発生するフィラメントなどから成るものを用いたことが記載されているが、２０年前に、これと同じＸ線発生器に用いられると考えられるイリジウムＸ線管用回転陽極の技術が知られており（特許文献２参照）、イリジウムＸ線管も新規に考えられたものではない。
【０００６】
また、蛍光Ｘ線分析において分析目的に応じたＸ線管を選択することは、従来から広く知られたことであり、分析試料の種類や分析元素の種類によってＸ線管の対陰極を使い分けたり、分析線と重複する固有Ｘ線を発生するＸ線管を使用すると、Ｘ線管から放射される固有Ｘ線が試料面で散乱して高いレベルのバックグラウンドの原因となるから、このようなＸ線管の選択は避けるなど、Ｘ線管のスペクトル分布と微量分析成分の吸収端との関係を検討するなどしてＸ線管を選択する。このようなことは当該分野においては広く知られた技術である（非特許文献１参照）。
【０００７】
イリジウムＸ線管から発生するＸ線の中から試料への照射Ｘ線であるＩｒ−Ｌα線を選択している分光手段は、蛍光Ｘ線分析では従来から広く知られたＳｉＷ人工累積膜やＬｉＦ、Ｓｉ、Ｇｅ、黒鉛などの結晶であり、半導体基板上にハフニウムまたはハフニウム含有化合物を主成分とする膜を形成した試料を分析するために、新たに考えられたものではない。
【０００８】
試料への照射Ｘ線であるＩｒ−Ｌα線を選択することは、Ｘ線管の選択と同様に分析者が日常的に行っていることである。蛍光Ｘ線分析で用いられる固有Ｘ線（特性Ｘ線）の波長（エネルギ）は、蛍光Ｘ線分析法が始まった頃から知られており、広く知られたＸ線分析法の書籍などにも数多く固有Ｘ線波長表として記載されており（非特許文献１参照）、分析者はこれらに記載された固有Ｘ線波長を参照にして分析試料に応じた波長の照射Ｘ線や分析線である試料から発生する蛍光Ｘ線の波長を適宜選択している。
【０００９】
特許文献１には、従来技術として、シリコン酸化膜上にある鉄や銅などの遷移金属の分析にＷ−Ｌβ線（９．６７１ｋｅＶ）が用いられているが、ハフニウム含有膜上の遷移金属の分析では、Ｗ−Ｌβ線がハフニウムＬＩＩＩ吸収端（９．５５４ｋｅＶ）よりエネルギが高く、かつハフニウム吸収端に近く非常に高い効率でＨｆ−Ｌα線（７．８９８ｋｅＶ）を励起し、そのためＸ線検出器が飽和して測定ができなくなる。Ｘ線検出器が飽和しない測定条件で測定しても、Ｈｆ−Ｌα線がＣｕ−Ｋ線（Ｋα：８．０４７ｋｅＶ、Ｋβ：８．９０３ｋｅＶ）と重なり分析ができない。
【００１０】
次に、Ｃｕ−Ｋ吸収端（８．９７８ｋｅＶ）より大きなエネルギで、ハフニウムＬＩＩＩ吸収端（９．５５４ｋｅＶ）より小さなエネルギのＰｔ−Ｋα線（９．４４１ｋｅＶ）を用いて分析を行ったが、試料の膜中に存在するハフニウム原子によるラマン散乱による妨害線が発生し、ハフニウム膜上の微量の銅の分析が困難であり、この問題を解決するためにＩｒ−Ｌα線を用いて分析を行ったことが記載されている。
【００１１】
しかし、蛍光Ｘ線分析法において、試料から発生するバックグランドが高く出たり、試料中の他の成分から発生する蛍光Ｘ線と分析線とが重なったり、Ｘ線散乱による妨害線の発生などは、日常的に起こることであり、分析者はこれらの条件を検討して分析試料に適したＸ線管、照射Ｘ線の波長、分析線を選択している。
【００１２】
例えば、十数年前の蛍光Ｘ線分析技術であるが、半導体基板であるシリコンウエハー上の不純物である銅、ニッケル、亜鉛などの遷移金属の全反射蛍光Ｘ線分析において、試料への照射Ｘ線としてＷ−Ｌβ線を用いると、散乱線によりエスケープピークが発生し、銅の分析線であるＣｕ−Ｋα線（８．０４７ｋｅＶ）と重なり分析精度が低下し、また、照射Ｘ線であるＷ−Ｌβ線によりゴーストピークも現れ、ニッケルの分析線であるＮｉ−Ｋα線（７．４７ｋｅＶ）と重なり、ニッケルは測定できないために、試料への照射Ｘ線の散乱線によって発生するエスケープピークやゴーストピークによって分析元素である銅、ニッケル、亜鉛などの分析線と重ならないＡｕ−Ｌβ線やＰｔ−Ｌβ線を用いて、この問題を解決し分析精度を向上させている技術がある（特許文献３参照）。
【００１３】
特許文献３と同様に十数年前の蛍光Ｘ線分析技術であるが、半導体基板であるシリコンウエハー上の不純物であるナトリウム、アルミニウムなどの金属の全反射蛍光Ｘ線分析において、試料への照射Ｘ線として従来のＷ−Ｌβ線やＡｕ−Ｌβ線を用いると、シリコンウエハーの主成分であるシリコン（Ｓｉ）のＳｉ−Ｋα線が非常に大きなピークとなり、アルミニウムやナトリウムの分析線であるＡｌ−Ｋα線、Ｎａ−Ｋα線と重なり、微量のアルミニウムやナトリウムを分析することができないために、試料への照射Ｘ線によって発生するＳｉ−Ｋα線を抑制し、分析元素であるアルミニウム、ナトリウムなどの分析線と重ならないようにすることができる照射Ｘ線であるＷ−Ｍα線、Ｗ−Ｍβ線、Ｔａ−Ｍα線、Ｔａ−Ｍβ線などを用いて、この問題を解決し分析精度を向上させている技術がある（特許文献４参照）。
【００１４】
前記したように特許文献１に記載の分析方法は、この技術が考えられた時より十数年前の特許文献や蛍光Ｘ線分析の分野で広く知られた非特許文献に記載された技術から明らかなように、分析目的に応じた試料への照射Ｘ線の選択であり、もはや、分析者が新しい試料を分析する場合に日常的に行っている単なる分析条件の選択に過ぎない。
【００１５】
特許文献１に記載された従来技術は、近年になって半導体集積回路製造プロセスにおいて利用されるようになった絶縁膜である酸化ハフニウム膜について、従来から不純物として問題になっている遷移金属である鉄や銅を全反射蛍光Ｘ線分析装置で分析を行っており、半導体集積回路製造プロセスにおいては重要なことである。
【特許文献１】特開２００６−５３０１２号公報
【特許文献２】特開昭６１−１４３９２９号公報
【特許文献３】特開平６−３１７５４７号公報
【特許文献４】特開平８−７５６８３号公報
【非特許文献１】Ｘ線分析法  ５〜７、９４、２３７頁  １９８７年  共立出版
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、新たな物質が半導体集積回路製造プロセスにおいて利用されるようになった場合、従来から問題になっている不純物だけでなく、新たな物質が汚染原因になり、新たな問題が発生する。半導体基板に酸化ハフニウム膜を用いると、ハフニウムが製造プロセスにおいて新たな不純物となる。したがって、半導体集積回路製造プロセスにおいて新たな物質が用いられるようになった場合には、従来の汚染元素（不純物）だけではなく、新たな物質による汚染の有無を分析により管理する必要がある。従来技術では、微量の銅や鉄などの遷移金属しか分析しておらず、半導体集積回路製造プロセスにおいて新たに発生するハフニウムやタンタルなどの汚染を分析し管理することができない。
【００１７】
従来の汚染分析において使用していたＷ−Ｌβ線をハフニウム分析に使用すると、図４に示すような分析データになり、またＷ−Ｌβ線をタンタル分析に使用すると、図５に示すような分析データとなり、銅のスペクトルとハフニウムのスペクトルおよびタンタルのスペクトルが重なり、正確で精度のよい分析ができない。
【００１８】
本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、高誘電体ゲート絶縁膜として酸化ハフニウム膜、バリアメタル膜としてタンタル窒化膜を製膜する半導体集積回路製造プロセスにおける半導体基板上の汚染物質であるハフニウム、タンタルを高感度、高精度で分析することができる蛍光Ｘ線分析装置およびその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】
【００１９】
前記目的を達成するために、本発明の第１構成にかかる蛍光Ｘ線分析装置は、イリジウムを含むターゲットを有するＸ線管と、前記Ｘ線管からのＸ線を分光手段でＩｒ−Ｌα線に単色化し、半導体基板である試料に照射する第１照射手段と、前記Ｘ線管からのＸ線を前記分光手段でＩｒ−Ｌβ線に単色化し、前記試料に照射する第２照射手段と、前記第１および第２照射手段によって照射された前記試料から発生する第１蛍光Ｘ線の強度および第２蛍光Ｘ線の強度を検出する検出器と、前記検出器が検出する前記第１蛍光Ｘ線の強度および前記第２蛍光Ｘ線の強度を演算する演算手段と、を備え前記試料のハフニウムおよび／またはタンタルを分析する。
【００２０】
本発明の第１構成においては、ウエハーや製膜された半導体基板を試料とするが、基板上に形成されたハフニウム酸化膜やタンタル窒化膜そのものを分析するのではなく、ハフニウムとタンタル以外の物質によって製膜された基板やウエハー、あるいはハフニウム酸化膜やタンタル窒化膜が形成された基板のハフニウム酸化膜やタンタル窒化膜以外の箇所の上の汚染物質（不純物）であるハフニウムおよび／またはタンタルを分析する。
【００２１】
Ｘ線管はイリジウムを含むターゲットを有するＸ線管であり、イリジウムを含む回転陽極であるＸ線管であってもイリジウムを含む固定陽極であるＸ線管であってもよく、分光手段である累積多層膜などの分光素子によりＩｒ−Ｌα線とＩｒ−Ｌβ線を選択して試料である半導体基板に照射する。第１照射手段は、イリジウムＸ線管からのＸ線の中からＩｒ−Ｌα線を選択するのに適した格子定数（ｄ値）を有する累積多層膜や結晶などの分光素子を用い、この分光素子にＩｒ−Ｌα線を選択するのに適した照射角度で入射させて、イリジウムＸ線管からのＸ線をＩｒ−Ｌα線に単色化し、試料に所定の照射角度で照射する。
【００２２】
第２照射手段は、イリジウムＸ線管からのＸ線の中からＩｒ−Ｌβ線を選択するのに適した格子定数を有する累積多層膜や結晶などの分光素子を用い、この分光素子にＩｒ−Ｌβ線を選択するのに適した照射角度で入射させて、イリジウムＸ線管からのＸ線をＩｒ−Ｌβ線に単色化し、試料に所定の照射角度で照射する。この場合、Ｉｒ−Ｌα線用の分光素子とＩｒ−Ｌβ線用の分光素子を切替え機構などで切替えて測定する。
【００２３】
第１照射手段と第２照射手段は、前記のように２種類の分光素子を切替える分光素子切替機構を有す分光手段を有してもよいし、１個の分光素子への一次Ｘ線の入射角度をＩｒ−Ｌα線の単色化に適した角度とＩｒ−Ｌβ線の単色化に適した角度に分光素子の角度を切替える角度切替機構を有する分光手段を有してもよいし、また１個の分光素子への一次Ｘ線の入射角度をＩｒ−Ｌα線の単色化に適した角度とＩｒ−Ｌβ線の単色化に適した角度になるようにイリジウムＸ線管を移動させる移動機構を有していてもよい。
【００２４】
本発明の第１構成においては、分析元素であるハフニウムとタンタルの吸収端はそれぞれＨｆ−ＬＩＩＩ（９．５５６ｋｅＶ）とＴａ−ＬＩＩＩ（９．８７６ｋｅＶ）であり、１次Ｘ線であるＩｒ−Ｌα線とＩｒ−Ｌβ線のエネルギはそれぞれ９．１７３ｋｅＶと１０．７０６ｋｅＶである。したがって、Ｉｒ−Ｌβ線（１０．７０６ｋｅＶ）によってハフニウムとタンタルは充分に励起されるが、図４および図５に示すようにＩｒ−Ｌα線（９．１７３ｋｅＶ）には励起されない。ハフニウム、タンタル、銅によって汚染されている半導体基板上に第２照射手段からＩｒ−Ｌβ線を照射すると、ハフニウム、タンタル、銅が励起され、Ｃｕ−Ｋα線（８．０４７ｋｅＶ）がＨｆ−Ｌα線（７．８９８ｋｅＶ）に重なったスペクトルとＴａ−Ｌα線（８．１４４ｋｅＶ）に重なったスペクトルが得られる。
【００２５】
予め実験により求められたＣｕ−Ｋα線とＴａ−Ｌα線の重なり補正定数Ｋ１およびＣｕ−Ｋα線とＨｆ−Ｌα線の重なり補正定数Ｋ２が演算手段に記憶されている。Ｉｒ−Ｌα線を試料に照射すると銅は励起されるが、ハフニウムとタンタルは励起されない、したがって、前記の特許文献１に記載されているようにハフニウムが試料中に共存していても銅を正確に定量することができる。第１照射手段のＩｒ−Ｌα線を照射することによって定量した銅の定量値を演算手段に記憶する。第２照射手段から照射されるＩｒ−Ｌβ線によって得られたＣｕ−Ｋα線がＴａ−Ｌα線と重なったスペクトルとＨｆ−Ｌα線に重なったスペクトルを用いてタンタルおよびハフニウムを定量し、その定量値を演算手段に記憶する。演算手段に記憶したタンタルおよびハフニウムの各定量値から演算手段に記憶した銅の定量値に演算手段に記憶されている各重なり補正定数（Ｋ１、Ｋ２）を乗じた各値を差し引き、補正後のタンタルおよびハフニウムの定量値を求める。タンタルまたはハフニウムのどちらか一方によって汚染されている半導体基板の場合には、タンタルまたはハフニウムのみの定量値が同様に求められる。
【００２６】
本発明の第１構成における蛍光Ｘ線分析装置は全反射蛍光Ｘ線分析装置などのエネルギ分散型であっても、波長分散型のどちらであってもよい。Ｘ線検出器はエネルギ分散型の場合にはＳＳＤやＳＤＤなどの半導体検出器が用いられ、波長分散型の場合には比例計数管（ＰＣ）やシンチレーションカウンタ（ＳＣ）が用いられる。
【００２７】
本発明の第１構成によれば、従来技術では半導体基板にハフニウム酸化膜やタンタル窒化膜が形成される新たな半導体集積回路製造プロセスにおいても、従来の高誘電体ゲート絶縁膜としてシリコン酸化膜やシリコン酸窒化膜が用いられていた時と同様に、鉄や銅などの遷移金属しか分析されていないが、半導体基板にハフニウム酸化膜やタンタル窒化膜が形成される新たな半導体集積回路製造プロセスにおいて、新たに発生するハフニウムやタンタルなどの汚染物質を１本のイリジウムＸ線管のみで高感度かつ高精度に分析することができる。
【００２８】
本発明の第２構成にかかる蛍光Ｘ線分析方法は、イリジウムを含むターゲットを有するＸ線管からのＸ線を分光手段で単色化したＩｒ−Ｌα線を半導体基板である試料に照射し、前記試料から発生する第１蛍光Ｘ線の強度を検出器で検出し、前記Ｘ線管からのＸ線を前記分光手段で単色化したＩｒ−Ｌβ線を前記試料に照射し、前記試料から発生する第２蛍光Ｘ線の強度を前記検出器で検出し、前記検出器が検出する前記第１蛍光Ｘ線の強度および前記第２蛍光Ｘ線の強度を演算することにより前記試料のハフニウムおよび／またはタンタルを分析する。
【００２９】
本発明の第２構成の蛍光Ｘ線分析方法によれば、前記第１構成の蛍光Ｘ線分析装置を用いる分析方法であるので、第１構成と同様の作用効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の第１実施形態である全反射蛍光Ｘ線分析装置について説明する。図１に示すように、本発明の全反射蛍光Ｘ線分析装置１は、イリジウムを含むターゲットを有する封入型のＸ線管１１と、イリジウムＸ線管１１からのＸ線１２を分光手段８の分光素子である累積多層膜１３でＩｒ−Ｌα線１５に単色化した１次Ｘ線１５を半導体基板であるウエハーＳに照射する第１照射手段６と、イリジウムＸ線管１１からのＸ線１２を分光手段８の分光素子である累積多層膜１４でＩｒ−Ｌβ線１６に単色化した１次Ｘ線１６をウエハーＳに照射する第２照射手段７と、第１照射手段６によって照射されたウエハーＳから発生する第１の蛍光Ｘ線１７と第２照射手段７によって照射されたウエハーＳから発生する第２の蛍光Ｘ線１８の強度を検出する検出器１９と、検出器１９からの第１の蛍光Ｘ線１７と第２の蛍光Ｘ線１８の強度を記憶し、演算する演算手段２０とを有している。演算手段には、予め実験により求められたＣｕ−Ｋα線とＴａ−Ｌα線の重なり補正定数Ｋ１およびＣｕ−Ｋα線とＨｆ−Ｌα線の重なり補正定数Ｋ２が記憶されている。
【００３１】
第１照射手段６はイリジウムＸ線管１１と累積多層膜１３とで構成され、第２照射手段６はイリジウムＸ線管１１と累積多層膜１４とで構成される。分光手段８は、分光素子である累積多層膜１３、１４を有し、第１照射手段６では累積多層膜１３を、第２照射手段７では累積多層膜１４を使用できるように、例えば図１の紙面に垂直な方向にスライドする切り替え機構（図示なし）を有し、切り替え機構は制御手段２１によって制御されている。累積多層膜１３、１４は人工多層膜であり、累積多層膜１３はＩｒ−Ｌα線１５の単色化に適したｄ値で構成され、累積多層膜１４はＩｒ−Ｌβ線１６の単色化に適したｄ値で構成されている。また、累積多層膜１３、１４はイリジウムＸ線管１１からのＸ線１２をそれぞれＩｒ−Ｌα線１５またはＩｒ−Ｌβ線１６に単色化するのに適したブラッグ条件を満足する入射角度に設定されている。
【００３２】
第１照射手段６と第２照射手段７がウエハーＳに照射する１次Ｘ線１５、１６がウエハーＳの上面で全反射する角度、例えば０．０５〜０．２°に設定されている。最適な照射角度は試料の半導体基板の材質と照射Ｘ線の波長によって決まるので、例えば試料を載置する試料テーブル２３の位置を制御部（図示なし）により制御して設定される。試料であるウエハーＳからの蛍光Ｘ線１７、１８を検出する検出器１９は半導体検出器であるＳＳＤである。
【００３３】
演算手段２０は、予め実験によって求められた重なり補正定数Ｋ１、Ｋ２、測定した蛍光Ｘ線の強度、測定した蛍光Ｘ線の強度に基づいて定量した定量値などを記憶し、これらの記憶した数値に基づいて演算する手段であり、コンピュータにより構成されている。
【００３４】
予め実験によって求められ記憶されている重なり補正定数Ｋ１、Ｋ２は、下記のようにして求めることができる。例えば、Ｃｕ−Ｋα線とＴａ−Ｌα線の重なり補正定数Ｋ１は、半導体基板の汚染量相当量の単味の銅が表面に存在するウエハーを作製し、このウエハーＷに第１照射手段からＩｒ−Ｌα線を照射して得られた蛍光Ｘ線であるＣｕ−Ｋα線の強度から銅の定量値Ｃ１を求める。次に、ウエハーＷに第２照射手段からＩｒ−Ｌβ線を照射して得られたピーク強度（Ｃｕ−Ｋα線のピーク強度）をＴａ−Ｌα線の強度とみなし、タンタルのみなし定量値Ｔ１を求める。このタンタルのみなし定量値Ｔ１を前記の銅の定量値Ｃ１で除した値が重なり補正定数Ｋ１である。同様の方法で求めたハフニウムのみなし定量値Ｈ１を銅の定量値Ｃ１で除した値がＣｕ−Ｋα線とＨｆ−Ｌα線の重なり補正定数Ｋ２である。このような方法で求めた重なり補正定数Ｋ１、Ｋ２が演算手段２０に記憶されている。
【００３５】
全反射蛍光Ｘ線分析装置１の動作について説明する。試料であるウエハーＳを試料テーブル２３に載置し、試料テーブル２３の位置を制御部（図示なし）により制御して、照射Ｘ線がウエハーＳの上面で全反射する角度に設定される。例えば０．１°以下に設定される。第１照射手段６によって、１次Ｘ線であるＩｒ−Ｌα線１５がウエハーＳに照射され、ウエハーＳから発生した蛍光Ｘ線１７が検出器１９によって検出され、演算手段２０などによってデータ処理され表示部（図示なし）に図２に示す分析データが表示されるとともに、検出された銅の定量値Ｃ２が演算手段２０に記憶される。
【００３６】
次に、制御手段２１の制御によりスライド切り替え機構（図示なし）をスライドさせ、第１照射手段６から第２照射手段７に切り替え、試料テーブル２３の位置を制御部（図示なし）により第２照射手段７から照射されるＩｒ−Ｌβ線１４が全反射する角度、例えば、０．１°以下に設定される。第２照射手段７によって、１次Ｘ線であるＩｒ−Ｌβ線１６がウエハーＳに照射され、ウエハーＳから発生した蛍光Ｘ線１８が検出器１９によって検出され、演算手段２０などによってデータ処理され表示部（図示なし）に図３に示す分析データが表示されるとともに、検出されたタンタルのみなし定量値Ｔ２が演算手段２０に記憶される。図３に示されているタンタルのピークはＴａ−Ｌα線とＣｕ−Ｋα線が重なったピークであるが、このピーク強度をＴａ−Ｌα線の強度とみなし、タンタルのみなし定量値Ｔ２を求める。このようにして求められたみなし定量値Ｔ２が演算手段２０に記憶されている。
【００３７】
演算手段２０に記憶されているタンタルの重なり補正定数Ｋ１、銅の定量値Ｃ２、タンタルのみなし定量値Ｔ２および演算手段２０に記憶されている式（１）を用いて、演算手段２０で演算され、補正後のタンタルの定量値Ｔ３が求められる。
【００３８】
Ｔ３＝Ｔ２−Ｋ１×Ｃ２                        （１）
【００３９】
ウエハーＳがハフニウムに汚染されている場合は、前記のタンタルと同様の全反射蛍光Ｘ線分析装置の動作により、銅の定量値Ｃ２およびハフニウムのみなし定量値Ｈ２を求め、演算手段２０に記憶されているハフニウムの重なり補正定数Ｋ２および演算手段２０に記憶されている式（２）を用いて演算手段２０で演算され、補正後のハフニウムの定量値Ｈ３が求められる。
【００４０】
Ｈ３＝Ｈ２−Ｋ２×Ｃ２                        （２）
【００４１】
ウエハーＳがハフニウムおよびタンタルに汚染されている場合は、ハフニウムまたはタンタルの定量値を求めた場合と同様の装置動作および分析方法でハフニウムおよびタンタルを定量し補正後の定量値を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態である全反射蛍光Ｘ線分析装置の概略図である。
【図２】Ｉｒ−Ｌα線によるウエハーの銅の分析データ
【図３】Ｉｒ−Ｌβ線によるウエハーのタンタルの分析データ
【図４】Ｗ−Ｌβ線とＩｒ−Ｌα線によるＨｆＯｘ膜の分析データ
【図５】Ｗ−Ｌβ線とＩｒ−Ｌα線によるＴａＮ膜の分析データ
【符号の説明】
【００４３】
１        蛍光Ｘ線分析装置（全反射蛍光Ｘ線分析装置）
６          第１照射手段
７          第２照射手段
８          分光手段
１１        イリジウムＸ線管
１２        Ｘ線
１５        Ｉｒ−Ｌα線
１６        Ｉｒ−Ｌβ線
１７        第１の蛍光Ｘ線
１８        第２の蛍光Ｘ線
１９        検出器
２０        演算手段
Ｓ          試料（半導体基板  ウエハー）
【図１】
2008058076.tif 000003
【図２】
2008058076.tif 000004
【図３】
2008058076.tif 000005
【図４】
2008058076.tif 000006
【図５】
2008058076.tif 000007