(57)【要約】【課題】  蛍光Ｘ 線分析装置において高精度な分析結果を得る方法及び装置を提供する。【解決手段】  半導体基板を酸蒸気に暴露する工程と、酸蒸気に暴露された前記半導体基板の表面の不純物を酸溶液で走査回収する工程と、前記走査回収した酸溶液を前記半導体基板上で濃縮乾燥させ濃縮乾燥物に変える工程と、前記濃縮乾燥物を全反射蛍光Ｘ線分析で測定し第一の測定値を得る工程と、前記半導体基板を酸蒸気に暴露する工程の後に、前記半導体基板上で前記濃縮乾燥物の位置とは異なる位置を全反射蛍光Ｘ線分析で測定し第二の測定値を得る工程と、前記第二の測定値を用いて前記第一の測定値の精度の確認を行う工程とにより半導体基板の分析を行う方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を酸蒸気に暴露する工程と、
酸蒸気に暴露された前記半導体基板の表面の不純物を酸溶液で走査回収する工程と、
前記走査回収した酸溶液を前記半導体基板上で濃縮乾燥させ濃縮乾燥物に変える工程と、
前記濃縮乾燥物を全反射蛍光Ｘ線分析で測定し第一の測定値を得る工程と、
前記半導体基板の表面の不純物を酸溶液で走査回収する工程の後に、前記半導体基板上で前記濃縮乾燥物の位置とは異なる位置を全反射蛍光Ｘ線分析で測定し第二の測定値を得る工程と、
前記第二の測定値を用いて前記第一の測定値の精度の確認を行う工程と、
を備えることを特徴とする半導体基板の分析方法。
【請求項２】
前記第一の測定値の精度の確認を行う工程は、前記第二の測定値が予め求められた基準値を上回るか否かで判定されることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の分析方法。
【請求項３】
前記第二の測定値が予め求められた基準値を上回った場合、前記第二の測定値を用いて前記第一の測定値を補正することを特徴とする請求項２に記載の半導体基板の分析方法。
【請求項４】
半導体基板を酸蒸気に暴露する工程の前に、前記半導体基板上の所定の位置を全反射蛍光Ｘ線分析で測定し第一の測定値を得る工程と、
前記半導体基板を酸蒸気に暴露する工程と、
酸蒸気に暴露された前記半導体基板の表面の不純物を酸溶液で走査回収する工程と、
前記走査回収した酸溶液を前記半導体基板上の前記所定の位置とは異なる位置で濃縮乾燥させ濃縮乾燥物に変える工程と、
前記濃縮乾燥物を全反射蛍光Ｘ線分析で測定し第二の測定値を得る工程と、
前記半導体基板を酸蒸気に暴露する工程の後に、前記半導体基板上の所定の位置を全反射蛍光Ｘ線分析で測定し第三の測定値を得る工程と、
前記第三の測定値が予め求められた基準値を上回った場合、前記第一及び第三の測定値を用いて前記第二の測定値を補正することを特徴とする半導体基板の分析方法。
【請求項５】
半導体基板の検査領域に対して所定角度でＸ線を照射するためのＸ線源と、
検査領域で反射したＸ線の強度を検出するためのＸ線カウンタと、
検査領域から発生した蛍光Ｘ線を検出する検出器と、
前記検出器の位置を制御する制御部と、
前記検出器で得られた情報を処理し測定値を取得するデータ処理部と、
前記データ処理で取得された測定値に対し補正する必要があるか否かを判定する判定部とを備え、
前記判定部における判定は、
前記半導体基板の検査領域以外の領域を測定した測定値を用いて前記半導体基板の検査領域の測定値の精度の確認を行うことを特徴とする半導体基板の分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施の形態は、半導体基板の分析方法及び分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板に付着した微量の汚染物質などを蛍光Ｘ線分析するために、気相分解装置および試料回収装置を有する試料前処理装置と、全反射蛍光Ｘ線分析装置とを備えた蛍光Ｘ 線分析システムがある。このシステムでは、気相分解装置において、基板表面などに存在する汚染等の被測定物を反応性ガスにより溶解させ、試料回収装置において、基板に溶液を滴下した後に基板表面全体をスキャンさせ、被測定物を回収後乾燥させて基板表面に保持させる。そして、全反射蛍光Ｘ線分析装置において、回収した被測定物に１ 次Ｘ線を照射して発生する蛍光Ｘ線の強度を測定する。 
スキャンした基板表面全面の汚染を１点に集め測定を行っているが、溶解後基板表面全面の汚染を中心に集めた後にその位置を乾燥させ、試料回収装置において、基板に溶液を滴下して保持具で保持しながら基板表面全体にわたって移動させ、被測定物を回収後乾燥させて基板表面に保持する。そして、全反射蛍光Ｘ線分析装置において、回収した被測定物に１次Ｘ線を照射して発生する蛍光Ｘ線の強度を測定する。面内分布評価のための非破壊蛍光Ｘ線測定など、なんらかの理由により被測定物の回収率が低下した場合には測定精度と信頼性が低下してしまう問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１４８７７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
蛍光Ｘ 線分析装置において高精度な分析結果を得る方法及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様による半導体基板の分析方法は、半導体基板を酸蒸気に暴露する工程と、酸蒸気に暴露された前記半導体基板の表面の不純物を酸溶液で走査回収する工程と、前記走査回収した酸溶液を前記半導体基板上で濃縮乾燥させ濃縮乾燥物に変える工程と、前記濃縮乾燥物を全反射蛍光Ｘ線分析で測定し第一の測定値を得る工程と、前記半導体基板を酸蒸気に暴露する工程の後に、前記半導体基板上で前記濃縮乾燥物の位置とは異なる位置を全反射蛍光Ｘ線分析で測定し第二の測定値を得る工程と、前記第二の測定値を用いて前記第一の測定値の精度の確認を行う工程とを備えることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の別態様による半導体基板の分析方法は、半導体基板を酸蒸気に暴露する工程の前に、前記半導体基板上の所定の位置を全反射蛍光Ｘ線分析で測定し第一の測定値を得る工程と、前記半導体基板を酸蒸気に暴露する工程と、酸蒸気に暴露された前記半導体基板の表面の不純物を酸溶液で走査回収する工程と、前記走査回収した酸溶液を前記半導体基板上の前記所定の位置とは異なる位置で濃縮乾燥させ濃縮乾燥物に変える工程と、前記濃縮乾燥物を全反射蛍光Ｘ線分析で測定し第二の測定値を得る工程と、前記半導体基板を酸蒸気に暴露する工程の後に、前記半導体基板上の所定の位置を全反射蛍光Ｘ線分析で測定し第三の測定値を得る工程と、前記第三の測定値が予め求められた基準値を上回った場合、前記第一及び第三の測定値を用いて前記第二の測定値を補正することを特徴とする半導体基板の分析方法。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１にかかる半導体基板の分析方法のフローを表した図である。
【図２】本発明の実施例１にかかる半導体基板の分析方法の一工程を模式的に示した図面である。
【図３】本発明の実施例１にかかる半導体基板の分析方法の図２の工程に続く一工程を模式的に示した図面である。
【図４】本発明の実施例１にかかる半導体基板の分析方法の図３の工程に続く一工程を模式的に示した図面である。
【図５】本発明の実施例２にかかる半導体基板の分析方法のフローを表した図である。
【図６】本発明の実施例２にかかる半導体基板の分析方法の一工程を模式的に示した図面である。
【図７】本発明の実施例２にかかる半導体基板の分析方法の図６の工程に続く一工程を模式的に示した図面である。
【図８】本発明の実施例２にかかる半導体基板の分析方法の図７の工程に続く一工程を模式的に示した図面である。
【図９】本発明の実施例２にかかる半導体基板の分析方法の図８の工程に続く一工程を模式的に示した図面である。
【図１０】本発明の実施例３にかかる半導体基板の分析装置を模式的に示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【０００９】
本発明の第１の実施例による全反射蛍光Ｘ線分析方法を、図１乃至図４を参照して説明する。図１は本発明の第１ 実施例による全反射蛍光Ｘ線分析方法の手順を示したフロー図である。
【００１０】
まず、第１の工程（Ｓ１）として、半導体基板の表面の酸化膜をＨＦ蒸気で分解するＶＰＤ（Vapor Phase Decomposition）処理を行う。具体的には、図２（ａ）に示すようにフッ素系樹脂製密閉容器１内に、自然酸化膜２が形成された半導体基板３を収納する。そして導入管４からＨＦガスを導入し、半導体基板３の表面をＨＦガス雰囲気に１０分から１時間程度暴露する。なお、ＨＦガスは常に流れており、排出管５から排出される。このように、半導体基板３の表面をＨＦガス雰囲気に１０分から１時間程度暴露することにより、半導体基板３上の自然酸化膜２が溶解され、図２（ｂ）に示すように、溶解された自然酸化膜２´となる。
【００１１】
続いて、第２の工程（Ｓ２）としてＶＰＤ処理後の半導体基板３上に酸と酸化剤を含む回収液を一定量滴下し、半導体基板３表面全面を走査して半導体基板３上のメタル汚染を回収液中に回収し、回収したメタル汚染を半導体基板３中心に置く。具体的には、図３（ａ）に示すように溶解された自然酸化膜２´を有する半導体基板３をフッ素系樹脂製密閉容器１から取り出し、半導体基板３上に例えば濃度が２ｗｔ％のＨＦと濃度が２ｗｔ％ のＨ２Ｏ２からなる２００μＬの回収液６を滴下する。この回収液６で図３（ｂ）に示すように半導体基板３の表面をスキャンし、半導体基板３の表面及び自然酸化膜２´中の不純物を回収液滴６中に取り込む。
【００１２】
次いで、第３の工程（Ｓ３）としてランプ加熱により半導体基板３上の中心に置かれた回収液６を濃縮し、全ての溶液を蒸発させて乾燥痕を得る。具体的には図４（ａ）に示すように、赤外線ランプ７を回収液６に照射し、回収液６を半導体基板３上で加熱して乾燥させ、乾燥痕８を形成する。
【００１３】
次に、第４の工程（Ｓ４）として、図４（ｂ）に示すように、半導体基板３上の中心および半導体基板３上の中心から７５ｍｍの距離の任意の点について全反射蛍光Ｘ線検出器９を用いて全反射蛍光Ｘ線（ＴＸＲＦ：Total X-ray Reflection Fluorescence）分析を行い、メタル汚染量を定量する。ここでは一例として半導体基板３上の中心から７５ｍｍの距離の任意の点としたが中心からの距離を適宜変更して実施しても構わない。ここで、回収液によるメタル汚染の回収が問題なく行われれば、半導体基板３上の全面の汚染は回収液６中に回収されて半導体基板３中心に集められるため、半導体基板３中心のみ全反射蛍光Ｘ線分析を行えばよい。しかし、メタル汚染の付着形態や汚染付着後の半導体基板３の履歴によっては、通常のＶＰＤ処理と回収スキャンでは充分に回収できない場合がある。この場合は半導体基板３中心に集められた汚染は半導体基板３上の全面の汚染の一部であり、分析値は真値に対して低値を示す。
【００１４】
従来の半導体基板３中心のみに対し全反射蛍光Ｘ線分析を行う場合、得られた値が例え半導体基板３上の全面の汚染を集めた場合の真値であったとしてもそれを確認する手段が存在しない。
【００１５】
具体的には本実施形態では、半導体基板３中心に対し全反射蛍光Ｘ線分析を行うとともに、半導体基板３中心以外の領域の少なくとも１点に対し全反射蛍光Ｘ線分析を行う。この半導体基板３中心以外の領域の全反射蛍光Ｘ線分析は半導体基板３中心の全反射蛍光Ｘ線分析と同時に実施しても構わないし、半導体基板３中心の全反射蛍光Ｘ線分析を行ってから実施しても構わない。
【００１６】
続いて、第５の工程（Ｓ５）として、Ｓ４で得られた半導体基板３中心以外の領域の少なくとも１点に対し全反射蛍光Ｘ線分析を実施して得られた値の判定を行う。値の判定は予め定められた基準値を用いて行う。得られた値が基準値を下回った場合にはメタル汚染の回収率に問題は無いと判定し、半導体基板３中心に対し全反射蛍光Ｘ線分析を実施して得られた値を真値として用いることができる。
【００１７】
一方、得られた値が基準値を以上の場合にはメタル汚染の回収が不十分であると判断し、半導体基板３中心以外の領域の少なくとも１点に対し全反射蛍光Ｘ線分析を実施して得られた値を用いて半導体基板３中心に対し全反射蛍光Ｘ線分析を実施して得られた値の補正を行う。例えば、半導体基板３中心の測定値が７Ｅ１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２、半導体基板３中心以外の１点での測定値が３Ｅ１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２である場合、回収率は７０％となる。従って半導体基板３上の全面には少なくとも７Ｅ１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２に３Ｅ１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２を加えた量のメタル汚染が存在していると考えることができ、補正後の１Ｅ１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ２という値を真値として用いることでより正確な測定値を得ることができる。なお、メタル汚染の回収の是非を判定する基準値は、求めるスペックに応じて適宜変更することができる。
【００１８】
本実施例における全反射蛍光Ｘ線分析方法では、半導体基板３中心に対し全反射蛍光Ｘ線分析を行うとともに、半導体基板３中心以外の領域の少なくとも１点に対し全反射蛍光Ｘ線分析を行うことで、半導体基板３中心に対して実施した全反射蛍光Ｘ線分析の測定結果の判定を行っている。そのため、半導体基板３上の全面の汚染の回収が十分であるか否かの確認をすることができ、さらに半導体基板３中心に対して実施した全反射蛍光Ｘ線分析の測定結果を補正することにより測定精度を高めることができる。
【実施例２】
【００１９】
本発明の第２の実施例による全反射蛍光Ｘ線分析方法を、図５乃至図９を参照して説明する。図５は本発明の第２の 実施例による全反射蛍光Ｘ線分析方法の手順を示したフロー図である。本実施例はＶＰＤ処理前に半導体基板上の中心以外の少なくとも１点を測定する点で前記した実施例１と異なる。
【００２０】
まず、第１の工程（Ｓ１１）として、図６に示すように、半導体基板１３中心から７５ｍｍの距離の任意の点について検出器１９を用いて全反射蛍光X線分析を行い、メタル汚染量を測定する。この測定は、少なくとも１点に対し実施し、複数点行っても構わない。また、ここでは一例として半導体基板３上の中心から７５ｍｍの距離の任意の点としたが中心からの距離を適宜変更して実施しても構わない。
【００２１】
続いて、第２の工程（Ｓ１２）として、半導体基板の表面の酸化膜をＨＦ蒸気で分解するＶＰＤ処理を行う。具体的には、図７（ａ）に示すようにフッ素系樹脂製密閉容器１１内に、自然酸化膜１２が形成された半導体基板１３を収納する。そして導入管１４からＨＦガスを導入し、半導体基板１３の表面をＨＦガス雰囲気に１０分から１時間程度暴露する。なお、ＨＦガスは常に流れており、排出管１５から排出される。このように、半導体基板１３の表面をＨＦガス雰囲気に１０分から１時間程度暴露することにより、半導体基板１３上の自然酸化膜１２が溶解され、図７（ｂ）に示すように、溶解された自然酸化膜１２´となる。
【００２２】
続いて、第３の工程（Ｓ１３）としてＶＰＤ処理後の半導体基板１３上に酸と酸化剤を含む回収液を一定量滴下し、半導体基板１３表面全面を走査して半導体基板１３上のメタル汚染を回収液中に回収し、回収したメタル汚染を半導体基板１３中心に置く。具体的には、図８（ａ）に示すように溶解された自然酸化膜１２´を有する半導体基板１３をフッ素系樹脂製密閉容器１１から取り出し、半導体基板１３上に例えば濃度が２ｗｔ％のＨＦと濃度が２ｗｔ％ のＨ２Ｏ２からなる２００μＬの回収液１６を滴下する。この回収液１６で図８（ｂ）に示すように半導体基板１３の表面をスキャンし、半導体基板１３の表面及び自然酸化膜１２´中の不純物を回収液滴１６中に取り込む。
【００２３】
次いで、第４の工程（Ｓ１４）としてランプ加熱により半導体基板１３上の中心に置かれた回収液１６を濃縮し、全ての溶液を蒸発させて乾燥痕を得る。具体的には図９（ａ）に示すように、赤外線ランプ１７を回収液１６に照射し、回収液１６ を半導体基板１３上で加熱して乾燥させ、乾燥痕１８を形成する。
【００２４】
次に、第５の工程（Ｓ１５）として、図９（ｂ）に示すように、半導体基板１３上の中心および第１の工程で全反射蛍光Ｘ線分析を行った点について全反射蛍光Ｘ線分析を行い、メタル汚染量を測定する。そして、第６の工程（Ｓ１６）として、第１の工程で全反射蛍光Ｘ線分析を行った点で測定された測定値から回収率の判定を行う。測定値の判定は予め定められた基準値を用いて行う。得られた値が基準値を下回った場合にはメタル汚染の回収率に問題は無いと判定し、半導体基板１３中心に対し全反射蛍光Ｘ線分析を実施して得られた値を真値として用いることができる。
【００２５】
一方、得られた値が基準値を上回った場合にはメタル汚染の回収が不十分であると判断し、第１の工程で全反射蛍光Ｘ線分析を行って得られた値及び第５の工程で全反射蛍光Ｘ線分析を行って得られた値を用いて半導体基板１３中心に対し全反射蛍光Ｘ線分析を実施して得られた値の補正を行う。例えば、第１の工程で全反射蛍光Ｘ線分析を行って得られた値が１Ｅ１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ２、第５の工程で第１の工程と同じ場所に対し全反射蛍光Ｘ線分析を行って得られた値が５Ｅ１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２、半導体基板１３上の中心に対し全反射蛍光Ｘ線分析を実施して得られた値が７Ｅ１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２である場合、回収率は５０％となる。
【００２６】
従って半導体基板１３の中心に集められたメタル汚染は１．４Ｅ１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ２のメタル汚染が存在していると考えることができる。本実施例に比して実施例１の方法で補正を行った場合、補正後の値は１．２Ｅ１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ２となる。本実施例では補正を行うためのパラメータとしてさらに第１の工程で全反射蛍光Ｘ線分析を行って得られた値を用いているため前記した実施例１よりもさらに高精度に補正を行うことができる。なお、メタル汚染の回収の是非を判定する基準値は、求めるスペックに応じて適宜変更することができる。
【００２７】
本実施例における全反射蛍光Ｘ線分析方法では、ＶＰＤ処理を行う前に半導体基板１３中心以外の領域の少なくとも１点に対し全反射蛍光Ｘ線分析を行った後、半導体基板１３中心に対し全反射蛍光Ｘ線分析を行うとともに、半導体基板１３中心以外の領域の少なくとも１点に対し全反射蛍光Ｘ線分析を行うことで、半導体基板１３中心に対して実施した全反射蛍光Ｘ線分析の測定結果の判定を行っている。そのため、半導体基板１３上の全面の汚染の回収が十分であるか否かの確認をすることができ、さらに半導体基板１３中心に対して実施した全反射蛍光Ｘ線分析の測定結果を補正することにより測定精度を高めることができる。
【実施例３】
【００２８】
以下に本発明の実施例に係る全反射蛍光Ｘ線分析方法を行う全反射蛍光Ｘ線装置の概要を示す。図１０は本発明の第３実施例による全反射蛍光Ｘ線分析装置２０の概要を示している。
【００２９】
本発明の実施例に係る全反射蛍光Ｘ線分析装置２０は、半導体基板２３を載置するステージ（図示せず）とＸ線源２１と制御部２２とＸ線カウンタ２４とデータ処理部２５と判定部２６とデータ格納部２７と検出器２９を備えている。制御部２２は具体的には半導体基板２３を載置するステージ（図示せず）、検出器２９、Ｘ線源２１の位置を制御することができる。制御部２２はステージ及び検出器２９の位置を調整し、検出位置を決定する。また、制御部２２はＸ線源２１の位置を制御し、半導体基板２３に照射するＸ線と半導体基板２３とがなす角度θを制御することができる。
【００３０】
Ｘ線源２１から出たＸ線は半導体基板２３表面を経てＸ線カウンタ２４に入射する。Ｘ線の反射した半導体基板２３表面から発生した蛍光Ｘ線を検出器２９で検出する。データ処理部２５は検出器２９で得られた情報を処理することによって測定値を取得し、その情報をデータ格納部２７へ蓄積する。判定部２６はデータ処理部２５で得られた測定値を基に当該測定値の補正の有無を判定し、補正の必要がある場合はデータ処理部２５で測定値の補正を行う。
【００３１】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１、１１    フッ素系樹脂製密閉容器
２、１２    自然酸化膜
２´、１２´    溶解された自然酸化膜
３、１３    半導体基板
４、１４    導入管
５、１５    排出管
６、１６    回収液
７、１７    赤外線ランプ
８、１８    乾燥痕
９、１９、２９    検出器
２０    全反射蛍光Ｘ線分析装置
２１    Ｘ線源
２２    制御部
２３    半導体基板
２４    Ｘ線カウンタ
２５    データ処理部
２６    判定部
【図１】
2012174811.tif 000003
【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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