(57)【要約】【課題】校正のためにウェーハの破壊検査を行うことなく、所望量の汚染金属を形成することができる蛍光Ｘ線分析用標準試料を提供する。【解決手段】Ｓｉ基板１１０上には、Ｎｉ原子を含むＮｉ膜１２０が選択的に形成されている。Ｎｉ膜１２０は、所定の濃度のＮｉ原子を含み、所定の表面積と厚さとを有するので、これらの値を用いることにより、Ｎｉ膜１２０に含まれるＮｉ原子の量を算出することができる。例えば、Ｎｉ膜１２０の材料が純Ｎｉ金属であった場合には、Ｎｉ原子の濃度は１ｃｍ３当たり約９．１２Ｅ２２ａｔｏｍｓである。よって、Ｎｉ膜１２０において、厚さが３ｎｍ程度で、表面の正方形の１辺の長さが約１０μｍであったとすると、Ｎｉ膜１２０に含まれるＮｉ原子の数は、これらの値から約２．７４Ｅ１０ａｔｏｍｓと算出される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に選択的に形成され所定の金属濃度と所定の表面積と所定の厚さとを有する金属膜と
を備える蛍光Ｘ線分析用標準試料。
【請求項２】
請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析用標準試料であって、
前記金属膜の前記厚さが３ｎｍ程度以下である
蛍光Ｘ線分析用標準試料。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の蛍光Ｘ線分析用標準試料であって、
前記表面積が互いに異なる複数個の前記金属膜
を備える蛍光Ｘ線分析用標準試料。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の蛍光Ｘ線分析用標準試料であって、
前記基板上に形成された穴をさらに備え、
前記金属膜は、前記穴の内部に配置される
蛍光Ｘ線分析用標準試料。
【請求項５】
基板を準備する工程と、
前記基板上に所定の金属濃度と所定の厚さとを有する金属膜を形成する金属膜形成工程と、
前記金属膜上に、所定の表面積を有するマスクを形成する工程と、
前記金属膜上のうちの前記マスクに被われていない部分をエッチングにより除去することにより前記金属膜を選択的に残す工程と、
前記マスクを除去する工程と
を備える蛍光Ｘ線分析用標準試料の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の蛍光Ｘ線分析用標準試料の製造方法であって、
金属膜形成工程に先立ち、
前記基板上に穴を形成する工程をさらに備え、
前記マスクは、前記穴の部分に形成される
蛍光Ｘ線分析用標準試料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板の試料の表面に存在する物質の検出に関し、特に、全反射蛍光Ｘ線装置による定量分析に用いる標準試料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
全反射蛍光Ｘ線装置は、試料表面に特性Ｘ線を低角で入射し、試料表面から発生した蛍光Ｘ線を分析することにより試料の元素分析や定量分析を行う装置である。この装置は、例えば半導体製造工程途中のウェーハ表面の金属汚染の程度を調べたりするのに用いられる。
【０００３】
一般的に、ウェーハ表面の金属汚染の定量分析は、測定対象となる測定試料としてのウェーハと、既知の所定量の汚染金属を有する標準試料としてのウェーハに特性Ｘ線を照射し、発生した蛍光Ｘ線の強度を比較することにより行われる。
【０００４】
この標準試料を製造するためにウェーハを汚染させる方法（故意汚染方法）としては、スピンコート法、ＩＰＡ（Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  ｉｎ  Ａｌｋａｌｉｎｅ  Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｐｅｒｏｘｉｄｅ）法等が挙げられる。スピンコート法では、定量分析の対象となる金属（例えばＮｉ）を含む溶液をウェーハ表面に滴下しウェーハを回転させることにより故意汚染試料を製造する。またＩＰＡ法では、体積比が５：１：１である超純水とアンモニアと過酸化水素水からなり定量分析の対象となる金属（例えばＮｉ）を含む溶液に、ウェーハを沈積させることにより故意汚染試料を製造する。
【０００５】
スピンコート法とＩＰＡ法とのいずれの故意汚染方法を用いた場合であっても、製造された故意汚染試料の汚染金属量を測定するためには、ウェーハのほぼ全面の自然酸化膜を除去した後に回収し、原子吸光法又はＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｋｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：誘導結合プラズマ）質量分析法により測定を行う必要がある。つまり、同一条件下で製造した複数の故意汚染試料のうちの１つを破壊検査を行うことにより校正用の汚染量を測定し、校正用の汚染量から、標準試料となる残りの故意汚染試料の汚染量を算出するものであった。特許文献１〜３には、定量分析用標準試料の例が示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１４８２２６号公報
【特許文献２】
特開平１０−７０１６８号公報
【特許文献３】
特開２００２−２２６８４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の蛍光Ｘ線分析用標準試料は、上記のように製造されていた。しかし、このような標準試料の製造方法においては、校正のために破壊検査されるウェーハが無駄になってしまうと共に、それらを原子吸光法又はＩＣＰ質量分析法により分析するための装置が必要になってしまうという問題点があった。また、汚染量の水準が異なる複数の故意汚染試料（例えば、故意汚染量が１．０Ｅ１１ａｔｏｍｓ，１．０Ｅ１２ａｔｏｍｓ，１．０Ｅ１３ａｔｏｍｓ等）を測定する場合には、故意汚染量に合わせて各々のウェーハを準備する必要があるという問題点があった。特許文献１には、スピンコート塗布によりシリコン基板上に汚染金属を形成した蛍光Ｘ線分析用標準試料が示されている。しかし、スピンコート塗布により汚染金属を形成する場合には、塗布する汚染金属量の微調整ができないので、所望量の汚染金属を形成することが困難であるという問題点があった。
【０００８】
本発明は以上の問題点を解決するためになされたものであり、校正のためにウェーハの破壊検査を行うことなく、所望量の汚染金属を形成した蛍光Ｘ線分析用標準試料およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係る蛍光Ｘ線分析用標準試料は、基板と、前記基板上に選択的に形成され所定の金属濃度と所定の表面積と所定の厚さとを有する金属膜とを備える。
【００１０】
請求項５に記載の発明に係る蛍光Ｘ線分析用標準試料の製造方法は、基板を準備する工程と、前記基板上に所定の金属濃度と所定の厚さとを有する金属膜を形成する金属膜形成工程と、前記金属膜上に、所定の表面積を有するマスクを形成する工程と、前記金属膜上のうちの前記マスクに被われていない部分をエッチングにより除去することにより前記金属膜を選択的に残す工程と、前記マスクを除去する工程とを備える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
＜実施の形態１＞
図１に、本発明の実施の形態１に係る蛍光Ｘ線分析用標準試料である標準試料１００を示す。測定対象となる測定試料（図示しない）及び既知の所定量の汚染金属を有する標準試料１００の表面に、それぞれ特性Ｘ線が低角で入射される。そして、それぞれの試料表面から発生した蛍光Ｘ線の強度を互いに比較することにより、測定試料の金属汚染の定量分析が行われる。
【００１２】
図１において、Ｓｉ基板１１０上には、Ｎｉ原子を含むＮｉ膜１２０が選択的に形成されている。Ｎｉ膜１２０は、所定の濃度のＮｉ原子を含み、所定の表面積と厚さとを有するので、これらの値を用いることにより、Ｎｉ膜１２０に含まれるＮｉ原子の量を算出することができる。図１において、Ｎｉ膜１２０は正方形で示されているが、所定の厚さを有するものであれば表面形状はどのようなものであってもよく、長方形（ライン）等であってもよい。
【００１３】
例えば、Ｎｉ膜１２０の材料が純Ｎｉ金属であった場合には、Ｎｉ原子の濃度は１ｃｍ３当たり約９．１２Ｅ２２ａｔｏｍｓである。よって、Ｎｉ膜１２０において、厚さが３ｎｍ程度で、表面の正方形の１辺の長さが約１０μｍであったとすると、Ｎｉ膜１２０に含まれるＮｉ原子の数は、これらの値から約２．７４Ｅ１０ａｔｏｍｓと算出される。
【００１４】
Ｎｉ膜１２０の厚さは、３ｎｍ程度以上であった場合には特性Ｘ線が十分に中まで入射できなくなることがあるため、３ｎｍ程度以下であることが望ましい。またＮｉ膜１２０の材料が純Ｎｉ金属である場合には、表面の正方形の１辺の長さは５００μｍ程度以下であることが望ましい。１辺の長さが５００μｍ程度以上であった場合には、Ｎｉ膜１２０に含まれるＮｉ原子の数が、標準的なＳｉ基板に含まれるＳｉ原子に対して多くなり過ぎてしまい、測定精度が低下してしまうことがあるからである。
【００１５】
Ｎｉ膜１２０の材料としては、純Ｎｉ金属に限らず、所定の濃度のＮｉ原子を含むものであれば、どのようなものであってもよい。Ｎｉ原子の濃度が低い材料を用いる場合には、表面積をその分だけ大きくすることによりＮｉ原子の数を調整することができる。
【００１６】
次に、図１のＡ−Ａ断面図である図２〜６を用いて、標準試料１００の製造方法を説明する。
【００１７】
まず、図２に示すように、表面が露出したＳｉ基板１１０を準備する。次に、図３に示すように、Ｓｉ基板１１０上に、厚さが３ｎｍ程度以下になるようにＮｉ膜１３０を形成する。
【００１８】
次に、図４に示すように、Ｎｉ膜１２０に対応するマスク１４０をＮｉ膜１３０上に形成する。
【００１９】
次に、図５に示すように、Ｎｉ膜１３０のうちマスク１４０で被われていない部分をエッチングにより除去する。
【００２０】
次に、図６に示すように、マスク１４０を除去することにより、Ｓｉ基板１１０上へのＮｉ膜１２０のパターニングが完了する。
【００２１】
このように、本発明の実施の形態に係る蛍光Ｘ線分析用標準試料およびその製造方法においては、Ｓｉ基板１１０上に形成されたＮｉ膜１２０が所定の濃度のＮｉ原子を含み所定の表面積と厚さとを有するので、計算によりＮｉ原子の数を算出することができ、校正のために破壊検査を行うことなく標準試料１００を製造できるという効果を有する。
【００２２】
またＳｉ基板１１０上に選択的に形成するＮｉ膜１２０は、単一の膜として形成する場合に限らず、図７に示す標準試料２００のように、単位となるＮｉ膜１２０を複数個有するＮｉ膜群２１０としてＳｉ基板１１０上に形成してもよい。
【００２３】
＜実施の形態２＞
図８に、本発明の実施の形態２に係る蛍光Ｘ線分析用標準試料である標準試料３００を示す。図８に示される標準試料３００は、図１の実施の形態１に係る標準試料１００において、Ｎｉ膜１２０に加えて、Ｎｉ原子を含むＮｉ膜３１０，３２０をＳｉ基板１１０上に選択的に形成したものである。Ｎｉ膜１２０，３１０，３２０においては、含まれるＮｉ原子の量が互いに異なる。図８〜１４において、図１〜７と同様の要素については同一の符号を付してしてあるので、それらのここでの詳細な説明は省略する。
【００２４】
実施の形態１と同様に、Ｎｉ膜１２０，３１０，３２０は、所定の濃度のＮｉ原子を含み、所定の表面積と厚さとを有するので、これらの値を用いることにより、Ｎｉ膜１２０，３１０，３２０に含まれるＮｉ原子の量を算出することができる。図８において、Ｎｉ膜１２０，３１０，３２０は正方形で示されているが、所定の厚さを有するものであれば表面形状はどのようなものであってもよく、長方形（ライン）等であってもよい。
【００２５】
例えば、Ｎｉ膜１２０，３１０，３２０の材料が純Ｎｉ金属であった場合には、前述したようにＮｉ原子の濃度は１ｃｍ３当たり約９．１２Ｅ２２ａｔｏｍｓである。よって、Ｎｉ膜１２０，３１０，３２０において、厚さが３ｎｍ程度で、表面の正方形の１辺の長さがそれぞれ１０μｍ，３０μｍ，８０μｍ程度であったとすると、Ｎｉ膜１２０，３１０，３２０に含まれるＮｉ原子の数は、これらの値から２．７４Ｅ１０ａｔｏｍｓ，２．４７Ｅ１１ａｔｏｍｓ，１．７５Ｅ１２ａｔｏｍｓ程度と算出される。
【００２６】
実施の形態１と同様に、Ｎｉ膜１２０，３１０，３２０の厚さは、３ｎｍ程度以下であることが望ましい。またＮｉ膜１２０，３１０，３２０の材料が純Ｎｉ金属である場合には、表面の正方形の１辺の長さは５００μｍ程度以下であることが望ましい。
【００２７】
また、Ｎｉ膜１２０，３１０，３２０の材料としては、純Ｎｉ金属に限らず、所定の濃度のＮｉ原子を含むものであれば、どのようなものであってもよい。Ｎｉ原子の濃度が低い材料を用いる場合には、表面積をその分だけ大きくすることによりＮｉ原子の数を調整することができる。
【００２８】
次に、図８のＢ−Ｂ断面図である図９〜１３を用いて、標準試料３００の製造方法を説明する。
【００２９】
まず、図９に示すように、表面が露出したＳｉ基板１１０を準備する。
【００３０】
次に、図１０に示すように、Ｓｉ基板１１０上に、厚さが３ｎｍ程度以下になるようにＮｉ膜１３０を形成する。
【００３１】
次に、図１１に示すように、Ｎｉ膜１２０，３１０，３２０に対応するマスク１４０，３３０，３４０をＮｉ膜１３０上に形成する。
【００３２】
次に、図１２に示すように、Ｎｉ膜１３０のうちマスク１４０，３３０，３４０で被われていない部分をエッチングにより除去する。
【００３３】
次に、図１３に示すように、マスク１４０，３３０，３４０を除去することにより、Ｓｉ基板１１０上へのＮｉ膜１２０，３１０，３２０のパターニングが完了する。
【００３４】
このように、本発明の実施の形態に係る蛍光Ｘ線分析用標準試料およびその製造方法においては、含まれるＮｉ原子の量が互いに異なるＮｉ膜１２０，３１０，３２０がＳｉ基板１１０上に選択的に形成されるので、実施の形態１の効果に加えて、汚染量の水準が異なる複数の故意汚染試料を１枚のウェーハで測定できるという効果を有する。
【００３５】
またＳｉ基板１１０上に形成するＮｉ膜１２０，３１０，３２０は、それぞれを単一の膜として形成する場合に限らず、図１４に示す標準試料４００のように、単位となるＮｉ膜１２０を複数個有するＮｉ膜群２１０，４１０，４２０としてＳｉ基板１１０上に形成してもよい。
【００３６】
＜実施の形態３＞
図１５に、本発明の実施の形態３に係る蛍光Ｘ線分析用標準試料である標準試料５００を示す。図１５（及びそのＣ−Ｃ断面図である図２３）に示される標準試料５００は、図１の実施の形態１に係る標準試料１００において、Ｓｉ基板１１０上に穴５１０を形成し、穴５１０の中にＮｉ膜１２０を埋め込み選択的に形成したものである。穴５１０の深さは、Ｎｉ膜１２０の厚さと同程度である。よって、Ｎｉ膜１２０の表面の高さは、Ｓｉ基板１１０の表面の高さと同程度である。図１５〜２６において、図１〜１４と同様の要素については同一の符号を付してあるので、それらのここでの詳細な説明は省略する。
【００３７】
蛍光Ｘ線分析において、Ｘ線は、非常に小さい入射角で試料表面に入射する。従って、Ｎｉ膜１２０の表面の高さがＳｉ基板１１０の表面の高さよりも高い場合には、Ｎｉ膜１２０の側面において散乱（異常散乱）されるＸ線の量が多くなるので、測定精度が低くなってしまうことがある。しかし、標準試料５００においては、Ｎｉ膜１２０の表面の高さはＳｉ基板１１０の表面の高さと同程度であるので、異常散乱されるＸ線の量を少なくできる。
【００３８】
前述したように、Ｎｉ膜１２０の厚さは、３ｎｍ以上であった場合には特性Ｘ線が入射できなくなることがあるため、３ｎｍ以下であることが望ましい。従って、穴５１０の深さも、３ｎｍ程度以下であることが望ましい。
【００３９】
次に、図１５のＣ−Ｃ断面図である図１６〜２３を用いて、標準試料５００の製造方法を説明する。
【００４０】
まず、図１６に示すように、表面が露出したＳｉ基板１１０を準備する。
【００４１】
次に、図１７に示すように、穴５１０を形成するためのマスク５２０をＳｉ基板１１０上に形成する。
【００４２】
次に、図１８に示すように、Ｓｉ基板１１０のうちマスク５２０で被われていない部分をエッチングにより除去することにより、深さが３ｎｍ程度以下になるように穴５１０を形成する。
【００４３】
次に、図１９に示すように、マスク５２０を除去する。
【００４４】
次に、図２０に示すように、穴５１０が形成されたＳｉ基板１１０上に、穴５１０の深さと同程度の厚さを有するＮｉ膜１３０を形成する。
【００４５】
次に、図２１に示すように、Ｎｉ膜１２０を形成するためのマスク１４０を、Ｎｉ膜１３０のうち穴５１０の部分の上に形成する。
【００４６】
次に、図２２に示すように、Ｎｉ膜１３０のうちマスク１４０で被われていない部分をエッチングにより除去する。
【００４７】
次に、図２３に示すように、マスク１４０を除去することにより、Ｓｉ基板１１０上へのＮｉ膜１２０のパターニングが完了する。
【００４８】
このように、本発明の実施の形態に係る蛍光Ｘ線分析用標準試料およびその製造方法においては、穴５１０の中にＮｉ膜１２０が配置され、Ｎｉ膜１２０表面の高さはＳｉ基板１１０表面の高さと同程度であるので、異常散乱されるＸ線の量を少なくできる。従って、測定精度を高くできるという効果を有する。
【００４９】
また図２４〜２６に示すように、標準試料１００に限らず標準試料２００〜４００においてＳｉ基板１１０上に穴５１０を形成することにより、標準試料６００〜８００を形成してもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１に記載の発明に係る蛍光Ｘ線分析用標準試料および請求項５に記載の発明に係る蛍光Ｘ線分析用標準試料の製造方法は、校正のためにウェーハの破壊検査を行うことなく、所望量の汚染金属を形成することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る標準試料１００を示す上面図である。
【図２】実施の形態１に係る標準試料１００の製造工程を示す断面図である。
【図３】実施の形態１に係る標準試料１００の製造工程を示す断面図である。
【図４】実施の形態１に係る標準試料１００の製造工程を示す断面図である。
【図５】実施の形態１に係る標準試料１００の製造工程を示す断面図である。
【図６】実施の形態１に係る標準試料１００の製造工程を示す断面図である。
【図７】実施の形態１に係る標準試料２００を示す上面図である。
【図８】実施の形態２に係る標準試料３００を示す上面図である。
【図９】実施の形態２に係る標準試料３００の製造工程を示す断面図である。
【図１０】実施の形態２に係る標準試料３００の製造工程を示す断面図である。
【図１１】実施の形態２に係る標準試料３００の製造工程を示す断面図である。
【図１２】実施の形態２に係る標準試料３００の製造工程を示す断面図である。
【図１３】実施の形態２に係る標準試料３００の製造工程を示す断面図である。
【図１４】実施の形態２に係る標準試料４００を示す上面図である。
【図１５】実施の形態３に係る標準試料５００を示す上面図である。
【図１６】実施の形態３に係る標準試料５００の製造工程を示す断面図である。
【図１７】実施の形態３に係る標準試料５００の製造工程を示す断面図である。
【図１８】実施の形態３に係る標準試料５００の製造工程を示す断面図である。
【図１９】実施の形態３に係る標準試料５００の製造工程を示す断面図である。
【図２０】実施の形態３に係る標準試料５００の製造工程を示す断面図である。
【図２１】実施の形態３に係る標準試料５００の製造工程を示す断面図である。
【図２２】実施の形態３に係る標準試料５００の製造工程を示す断面図である。
【図２３】実施の形態３に係る標準試料５００の製造工程を示す断面図である。
【図２４】実施の形態３に係る標準試料６００を示す上面図である。
【図２５】実施の形態３に係る標準試料７００を示す上面図である。
【図２６】実施の形態３に係る標準試料８００を示す上面図である。
【符号の説明】
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００  標準試料、１１０  Ｓｉ基板、１２０，１３０，３１０，３２０  Ｎｉ膜、１４０，３３０，３４０，５２０  マスク、２１０，４１０，４２０  Ｎｉ膜群、５１０  穴。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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