(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハ（２６）にＸ線（３２）を照射して得られる蛍光Ｘ線（３０）を半導体検出器（２８）を用いて検出し、該半導体ウェハ（２６）の汚染量を測定する半導体ウェハの汚染量測定方法において、
汚染物質を含む汚染液滴（１２）を第１の半導体基板（１０）の表面に滴下して、表面に汚染痕（１４）を有する局部汚染試料（１６）を作製する局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）と、
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）が作製した局部汚染試料（１６）にＸ線（３２）を照射して得られる局部試料強度（ＩＤＲＯＰ）を検出し、該局部試料強度（ＩＤＲＯＰ）と前記汚染液滴（１２）の汚染量である液滴汚染量（ＡＤＲＯＰ）との対応関係を示す検量線を作成する検量線作成工程（Ｓ１２）と、
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）が作製した局部汚染試料（１６）に、入射角（θ）を変化させながらＸ線（３２）を照射して得られる局部試料強度分布（ＩＤＲＯＰ（θ））を測定する局部試料強度分布測定工程（Ｓ１４）と、
前記汚染物質を含む汚染溶液（２０）中に第２の半導体基板（１８）を浸漬し、表面に汚染層（２２）を有する全面汚染試料（２４）を作製する全面汚染試料作製工程（Ｓ１６）と、
前記全面汚染試料作製工程（Ｓ１６）が作製した全面汚染試料（２４）に、入射角（θ）を変化させながらＸ線（３２）を照射して得られる全面試料強度分布（ＩＩＡＰ（θ））を測定する全面試料強度分布測定工程（Ｓ１８）と、
前記局部試料強度分布測定工程（Ｓ１４）が測定した局部試料強度分布（ＩＤＲＯＰ（θ））と、前記全面試料強度分布測定工程（Ｓ１８）が測定した全面試料強度分布（ＩＩＡＰ（θ））とを前記入射角（θ）の高角領域（ＲＨ）で一致させて規格化し、局部試料特性（αＤＲＯＰ）と全面試料特性（αＩＡＰ）とを求める規格化工程（Ｓ１９）と、
前記規格化工程（Ｓ１９）が求めた局部試料特性（αＤＲＯＰ）と全面試料特性（αＩＡＰ）との相対関係（α）を算出する相対関係算出工程（Ｓ２０）と、前記半導体ウェハ（２６）にＸ線（３２）を照射して得られるウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）を検出するウェハ強度検出工程（Ｓ２２）と、
前記検量線作成工程（Ｓ１２）が作成した検量線と、前記相対関係算出工程（Ｓ２０）が算出した相対関係（α）と、前記ウェハ強度検出工程（Ｓ２２）が検出したウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）とを用いて、ウェハ汚染量（ＡＷＡＦＥＲ）を決定するウェハ汚染量決定工程（Ｓ２４）と
を具備することを特徴とする半導体ウェハの汚染量測定方法。
【請求項２】
前記ウェハ汚染量決定工程（Ｓ２４）は、
前記相対関係算出工程（Ｓ２０）が算出した相対関係（α）を用いて、前記検量線作成工程（Ｓ１２）が作成した検量線の局部試料強度（ＩＤＲＯＰ）を補正し、
前記ウェハ強度検出工程（Ｓ２２）が検出したウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）を前記補正後の検量線に当てはめて、前記ウェハ汚染量（ＡＷＡＦＥＲ）を決定する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体ウェハの汚染量測定方法。
【請求項３】
前記相対関係算出工程（Ｓ２０）は、（式１）
0004039754.tif 000025
α：相対関係、αＩＡＰ：全面試料特性、αＤＲＯＰ：局部試料特性
上式を実行して、前記相対関係を算出し、前記局部試料強度（ＩＤＲＯＰ）の補正は、（式２）
0004039754.tif 000026
Ｉ：補正強度、α：相対関係、ＩＤＲＯＰ：局部試料強度
上式を実行して行う
ことを特徴とする請求項２記載の半導体ウェハの汚染量測定方法。
【請求項４】
前記ウェハ汚染量決定工程（Ｓ２４）は、前記相対関係算出工程（Ｓ２０）が算出した相対関係（α）を用いて、前記ウェハ強度検出工程（Ｓ２２）が検出したウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）を補正し、該補正して得られた補正強度（Ｉ）を前記検量線作成工程（Ｓ１２）が作成した検量線に当てはめて、前記ウェハ汚染量（ＡＷＡＦＥＲ）を決定する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体ウェハの汚染量測定方法。
【請求項５】
前記相対関係算出工程（Ｓ２０）は、（式３）
0004039754.tif 000027
α：相対関係、αＤＲＯＰ：局部試料特性、αＩＡＰ：全面試料特性
上式を実行して、前記相対関係を算出し、前記補正強度（Ｉ）は、（式４）
0004039754.tif 000028
Ｉ：補正強度、α：相対関係、ＩＷＡＦＥＲ：ウェハ強度
上式を実行して算出する
ことを特徴とする請求項４記載の半導体ウェハの汚染量測定方法。
【請求項６】
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）は、前記汚染液滴（１２）を２種類以上調製し、該調製した各汚染液滴（１２）をそれぞれ異なる位置に滴下する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染量測定方法。
【請求項７】
前記汚染液滴（１２）は、前記第１の半導体基板（１０）の表面に存在する自然酸化膜を除去して形成された疎水面上に滴下し、前記汚染痕（１４）は、前記疎水面上に滴下された汚染液滴（１２）を乾燥させて形成する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染量測定方法。
【請求項８】
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）は、前記汚染物質を１ｐｇ〜１００ｎｇ含む１〜１００μｌの前記汚染液滴（１２）を滴下して、０．１〜１０ｍｍ直径の前記汚染痕（１４）を形成する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染量測定方法。
【請求項９】
前記汚染物質は、金属であり、前記汚染液滴（１２）は、フッ酸、超純水およびフッ酸＋過酸化水素水のグループから選択される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染量測定方法。
【請求項１０】
半導体ウェハ（２６）にＸ線（３２）を照射して得られる蛍光Ｘ線（３０）を半導体検出器（２８）を用いて検出し、該半導体ウェハ（２６）の汚染密度を測定する半導体ウェハの汚染密度測定方法において、汚染物質を含む汚染液滴（１２）を第１の半導体基板（１０）の表面に滴下して、表面に汚染痕（１４）を有する局部汚染試料（１６）を作製する局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）と、前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）が作製した局部汚染試料（１６）にＸ線（３２）を照射して得られる局部試料強度（ＩＤＲＯＰ）を検出し、該局部試料強度（ＩＤＲＯＰ）と前記汚染液滴（１２）の汚染量である液滴汚染量（ＡＤＲＯＰ）との対応関係を示す検量線を作成する検量線作成工程（Ｓ１２）と、前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）が作製した局部汚染試料（１６）と前記半導体検出器（２８）とをＸ軸方向に沿って相対的に移動させながら、Ｘ線（３２）を該Ｘ軸と平行に照射して得られるＸ軸強度分布（Ｉ（Ｘ））を測定するＸ軸強度分布測定工程（Ｓ２６）と、前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）が作製した局部汚染試料（１６）と前記半導体検出器（２８）とをＹ軸方向に沿って相対的に移動させながら、Ｘ線（３２）を該Ｘ軸と平行に照射して得られるＹ軸強度分布（Ｉ（Ｙ））を測定するＹ軸強度分布測定工程（Ｓ２８）と、前記Ｘ軸強度分布測定工程（Ｓ２６）が測定したＸ軸強度分布（Ｉ（Ｘ））と、前記Ｙ軸強度分布測定工程（Ｓ２８）が測定したＹ軸強度分布（Ｉ（Ｙ））とを用いて、前記半導体検出器（２８）の有効開口面積（Ｗ）を算出する有効開口面積算出工程（Ｓ３０）と、前記半導体ウェハ（２６）にＸ線（３２）を照射して得られるウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）を検出するウェハ強度検出工程（Ｓ２２）と、前記検量線作成工程（Ｓ１２）が作成した検量線と、前記有効開口面積算出工程（Ｓ３０）が算出した有効開口面積（Ｗ）と、前記ウェハ強度検出工程（Ｓ２２）が検出したウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）とを用いて、ウェハ汚染密度（ＤＷＡＦＥＲ）を決定するウェハ汚染密度決定工程（Ｓ３２）とを具備する
ことを特徴とする半導体ウェハの汚染密度測定方法。
【請求項１１】
前記ウェハ汚染密度決定工程（Ｓ３２）は、前記有効開口面積算出工程（Ｓ３０）が算出した有効開口面積（Ｗ）を用いて、前記検量線作成工程（Ｓ１２）が作成した検量線の液滴汚染量（ＡＤＲＯＰ）を前記汚染液滴（１２）の汚染密度を示す液滴汚染密度（ＤＤＲＯＰ）に変換し、前記ウェハ強度検出工程（Ｓ２２）が検出したウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）を前記変換後の検量線に当てはめて、前記ウェハ汚染密度（ＤＷＡＦＥＲ）を決定する
ことを特徴とする請求項１０記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。
【請求項１２】
前記液滴汚染密度（ＤＤＲＯＰ）は、（式５）
0004039754.tif 000029
ＤＤＲＯＰ：液滴汚染密度、ＡＤＲＯＰ：液滴汚染量、Ｗ：有効開口面積上式を実行して算出することを特徴とする請求項１１記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。
【請求項１３】
前記ウェハ汚染密度決定工程（Ｓ３２）は、前記有効開口面積算出工程（Ｓ３０）が算出した有効開口面積（Ｗ）を用いて、前記ウェハ強度検出工程（Ｓ２２）が検出したウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）を補正し、該補正して得られた補正強度（Ｉ）を前記検量線作成工程（Ｓ１２）が作成した検量線に当てはめて、前記ウェハ汚染密度（ＤＷＡＦＥＲ）を決定することを特徴とする請求項１０記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。
【請求項１４】
前記補正強度（Ｉ）は、（式６）
0004039754.tif 000030
Ｉ：補正強度、ＩＷＡＦＥＲ：ウェハ強度、Ｗ：有効開口面積上式を実行して算出することを特徴とする請求項１３記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。
【請求項１５】
前記有効開口面積算出工程（Ｓ３０）は、前記Ｘ軸強度分布測定工程（Ｓ２６）が測定したＸ軸強度分布（Ｉ（Ｘ））または前記Ｙ軸強度分布測定工程（Ｓ２８）が測定したＹ軸強度分布（Ｉ（Ｙ））のピーク値を１として、該Ｘ軸強度分布（Ｉ（Ｘ））および該Ｙ軸強度分布（Ｉ（Ｙ））を規格化し、該規格化したＸ軸強度分布（Ｉ（Ｘ））およびＹ軸強度分布（Ｉ（Ｙ））の強度方向をＺ軸として３次元プロファイル（３４）を作成し、該生成した３次元プロファイル（３４）の体積を算出し、該算出して得られた体積を前記有効開口面積（Ｗ）とする
ことを特徴とする請求項１０乃至請求項１４のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。
【請求項１６】
前記体積の算出は、前記３次元プロファイル（３４）の等高線を楕円で近似し、該楕円の面積を前記Ｚ軸方向に積分して行う
ことを特徴とする請求項１５記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。
【請求項１７】
前記体積の算出は、（式７）
0004039754.tif 000031
Ｖ：３次元プロファイル（３４）の体積、π：円周率、ＦＸ（Ｚ）：等高線の横軸の長さ、ＦＹ（Ｚ）：等高線の縦軸の長さ
上式を実行して行う
ことを特徴とする請求項１６記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。
【請求項１８】
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）は、前記汚染液滴（１２）を２種類以上調製し、該調製した各汚染液滴（１２）をそれぞれ異なる位置に滴下する
ことを特徴とする請求項１０乃至請求項１７のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。
【請求項１９】
前記汚染液滴（１２）は、前記第１の半導体基板（１０）の表面に存在する自然酸化膜を除去して形成された疎水面上に滴下し、前記汚染痕（１４）は、前記疎水面上に滴下された汚染液滴（１２）を乾燥させて形成する
ことを特徴とする請求項１０乃至請求項１８のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。
【請求項２０】
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）は、前記汚染物質を１ｐｇ〜１００ｎｇ含む１〜１００μｌの前記汚染液滴（１２）を滴下して、０．１〜１０ｍｍ直径の前記汚染痕（１４）を形成する
ことを特徴とする請求項１０乃至請求項１９のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。
【請求項２１】
前記汚染物質は、金属であり、前記汚染液滴（１２）は、フッ酸、超純水およびフッ酸＋過酸化水素水のグループから選択される
ことを特徴とする請求項１０乃至請求項２０のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。
【請求項２２】
半導体ウェハ（２６）にＸ線（３２）を照射して得られる蛍光Ｘ線（３０）を半導体検出器（２８）を用いて検出し、該半導体ウェハ（２６）の汚染密度を測定する半導体ウェハの汚染密度測定方法において、汚染物質を含む汚染液滴（１２）を第１の半導体基板（１０）の表面に滴下して、表面に汚染痕（１４）を有する局部汚染試料（１６）を作製する局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）と、前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）が作製した局部汚染試料（１６）にＸ線（３２）を照射して得られる局部試料強度（ＩＤＲＯＰ）を検出し、該局部試料強度（ＩＤＲＯＰ）と前記汚染液滴（１２）の汚染量である液滴汚染量（ＡＤＲＯＰ）との対応関係を示す検量線を作成する検量線作成工程（Ｓ１２）と、前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）が作製した局部汚染試料（１６）に、入射角（θ）を変化させながらＸ線（３２）を照射して得られる局部試料強度分布（ＩＤＲＯＰ（θ））を測定する局部試料強度分布測定工程（Ｓ１４）と、前記汚染物質を含む汚染溶液（２０）中に第２の半導体基板（１８）を浸漬し、表面に汚染層（２２）を有する全面汚染試料（２４）を作製する全面汚染試料作製工程（Ｓ１６）と、前記全面汚染試料作製工程（Ｓ１６）が作製した全面汚染試料（２４）に、入射角（θ）を変化させながらＸ線（３２）を照射して得られる全面試料強度分布（ＩＩＡＰ（θ））を測定する全面試料強度分布測定工程（Ｓ１８）と、前記局部試料強度分布測定工程（Ｓ１４）が測定した局部試料強度分布（ＩＤＲＯＰ（θ））と、前記全面試料強度分布測定工程（Ｓ１８）が測定した全面試料強度分布（ＩＩＡＰ（θ））とを前記入射角（θ）の高角領域（ＲＨ）で一致させて規格化し、局部試料特性（αＤＲＯＰ）と全面試料特性（αＩＡＰ）とを求める規格化工程（Ｓ１９）と、前記規格化工程（Ｓ１９）が求めた局部試料特性（αＤＲＯＰ）と全面試料特性（αＩＡＰ）との相対関係（α）を算出する相対関係算出工程（Ｓ２０）と、前記半導体ウェハ（２６）にＸ線（３２）を照射して得られるウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）を検出するウェハ強度検出工程（Ｓ２２）と、前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）が作製した局部汚染試料（１６）と前記半導体検出器（２８）とをＸ軸方向に沿って相対的に移動させながら、Ｘ線（３２）を該Ｘ軸と平行に照射して得られるＸ軸強度分布（Ｉ（Ｘ））を測定するＸ軸強度分布測定工程（Ｓ２６）と、前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）が作製した局部汚染試料（１６）と前記半導体検出器（２８）とをＹ軸方向に沿って相対的に移動させながら、Ｘ線（３２）を該Ｘ軸と平行に照射して得られるＹ軸強度分布（Ｉ（Ｙ））を測定するＹ軸強度分布測定工程（Ｓ２８）と、前記Ｘ軸強度分布測定工程（Ｓ２６）が測定したＸ軸強度分布（Ｉ（Ｘ））と、前記Ｙ軸強度分布測定工程（Ｓ２８）が測定したＹ軸強度分布（Ｉ（Ｙ））とを用いて、前記半導体検出器（２８）の有効開口面積（Ｗ）を算出する有効開口面積算出工程（Ｓ３０）と、前記検量線作成工程（Ｓ１２）が作成した検量線と、前記相対関係算出工程（Ｓ２０）が算出した相対関係（α）と、前記ウェハ強度検出工程（Ｓ２２）が検出したウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）と、前記有効開口面積算出工程（Ｓ���０）が算出した有効開口面積（Ｗ）とを用いて、ウェハ汚染密度（ＤＷＡＦＥＲ）を決定するウェハ汚染密度決定工程（Ｓ３２）とを具備する
ことを特徴とする半導体ウェハの汚染密度測定方法。
【請求項２３】
前記ウェハ汚染密度決定工程（Ｓ３２）は、前記相対関係算出工程（Ｓ２０）が算出した相対関係（α）を用いて、前記検量線作成工程（Ｓ１２）が作成した検量線の局部試料強度（ＩＤＲＯＰ）を補正するとともに、前記有効開口面積算出工程（Ｓ３０）が算出した有効開口面積（Ｗ）を用いて、前記検量線の液滴汚染量（ＡＤＲＯＰ）を前記汚染液滴（１２）の汚染密度を示す液滴汚染密度（ＤＤＲＯＰ）に変換し、前記ウェハ強度検出工程（Ｓ２２）が検出したウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）を前記変換後の検量線に当てはめて、前記ウェハ汚染密度（ＤＷＡＦＥＲ）を決定する
ことを特徴とする請求項２２記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。
【請求項２４】
前記相対関係算出工程（Ｓ２０）は、（式１）
0004039754.tif 000032
α：相対関係、αＩＡＰ：全面試料特性、αＤＲＯＰ：局部試料特性
上式を実行して、前記相対関係を算出し、前記局部試料強度（ＩＤＲＯＰ）の補正は、（式２）
0004039754.tif 000033
Ｉ：補正強度、α：相対関係、ＩＤＲＯＰ：局部試料強度
上式を実行して行い、前記液滴汚染密度（ＤＤＲＯＰ）は、（式５）
0004039754.tif 000034
ＤＤＲＯＰ：液滴汚染密度、ＡＤＲＯＰ：液滴汚染量、Ｗ：有効開口面積
上式を実行して算出する
ことを特徴とする請求項２３記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。
【請求項２５】
前記ウェハ汚染密度決定工程（Ｓ３２）は、前記相対関係算出工程（Ｓ２０）が算出した相対関係（α）と、前記有効開口面積算出工程（Ｓ３０）が算出した有効開口面積（Ｗ）とを用いて、前記ウェハ強度検出工程（Ｓ２２）が検出したウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）を補正し、該補正して得られた補正強度（Ｉ）を前記検量線作成工程（Ｓ１２）が作成した検量線に当てはめて、前記ウェハ汚染密度（ＤＷＡＦＥＲ）を決定する
ことを特徴とする請求項２２記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。
【請求項２６】
前記補正強度（Ｉ）は、（式８）
0004039754.tif 000035
Ｉ：補正強度、α：相対関係、ＩＷＡＦＥＲ：ウェハ強度、有効開口面積
上式を実行して算出することを特徴とする請求項２５記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。
【請求項２７】
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）は、前記汚染液滴（１２）を２種類以上調製し、該調製した各汚染液滴（１２）をそれぞれ異なる位置に滴下する
ことを特徴とする請求項２２乃至請求項２６のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。
【請求項２８】
前記汚染液滴（１２）は、前記第１の半導体基板（１０）の表面に存在する自然酸化膜を除去して形成された疎水面上に滴下し、前記汚染痕（１４）は、前記疎水面上に滴下された汚染液滴（１２）を乾燥させて形成する
ことを特徴とする請求項２２乃至請求項２７のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。
【請求項２９】
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）は、前記汚染物質を１ｐｇ〜１００ｎｇ含む１〜１００μｌの前記汚染液滴（１２）を滴下して、０．１〜１０ｍｍ直径の前記汚染痕（１４）を形成する
ことを特徴とする請求項２２乃至請求項２８のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。
【請求項３０】
前記汚染物質は、金属であり、前記汚染液滴（１２）は、フッ酸、超純水およびフッ酸＋過酸化水素水のグループから選択される
ことを特徴とする請求項２２乃至請求項２９のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハの汚染量測定方法および汚染密度測定方法並びに局部汚染試料の作製方法に関し、特に、ウェハ汚染量の簡易かつ正確な測定に有効な半導体ウェハの汚染量測定方法および汚染密度測定方法並びに局部汚染試料の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの高集積度化が進むにしたがって、シリコンウェハの洗浄度を高めることが要求されている。シリコンウェハの洗浄度を検査する方法として、ＶＰＤ法（Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）と称される汚染量測定方法が従来から行われている。このＶＰＤ法では、以下に示す一連の手順に従って、シリコンウェハの汚染量が測定される。
【０００３】
（１）シリコンウェハを密閉容器に収容し、一定の時間、フッ化水素酸蒸気雰囲気下にさらす。この処理により、シリコンウェハの表面に形成された自然酸化膜が分解され、疎水面が形成される。
【０００４】
（２）前記疎水面に酸性の液滴を滴下し、該滴下した液滴をシリコンウェハの表面上で走査させる。この処理により、シリコンウェハに付着した汚染物質が該液滴に吸収される。
【０００５】
（３）前記走査後の液滴を回収し、ＩＣＰ−ＭＳ法（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により、該回収したイオンカウントを検出する。尚、ＡＡＳ法の場合には、イオンカウントではなく、吸光度を検出する。
【０００６】
（４）汚染物質の濃度が既知の液滴を使用して検量線を作成する。
【０００７】
（５）前記検量線を使用して、前記検出したイオンカウントからステップ４で回収した液滴中の汚染物質量を求め、この汚染物質量に基づいてシリコンウェハの汚染量を特定する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＶＰＤ法では、操作が複雑であるため、ウェハの表面から汚染物質を完全に回収することが困難であり、測定値に誤差が生じるという問題があった。
【０００９】
上記問題を解決するために確立された全反射蛍光Ｘ線分析（ＴＸＲＦ：Ｔｏｔａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｘ−ｒａｙ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）は、簡便な測定方法であるが、標準試料が存在しないため、全反射蛍光Ｘ線分析のみでの絶対校正が行えないという問題点があった。即ち、全反射蛍光Ｘ線分析によって、ウェハの汚染量を測定する際には、結局ＶＰＤ法との相関が必要であり、測定値に誤差が生じるという課題を完全に解決するには至っていない。
【００１０】
一方、特開平４−１４４１５１号公報には、液滴による局部汚染と浸漬による全面汚染との差を全反射Ｘ線分析装置の構成要素である半導体検出器の感度分布として捉え、該感度分布を使用して全反射Ｘ線分析装置による検出結果を補正する技術が開示されている。この特開平４−１４４１５１号公報で開示された技術は、上記問題点を解決する手段として非常に有用であると考えられる。
【００１１】
しかし、半導体検出器の感度分布は、液滴の形状やＸ線の入射方向等の測定条件によって変動する。従って、当該技術を有効に実施するためには、各種測定条件が考慮された技術へと発展させることが望まれていた。
【００１２】
そこで、本発明は、ウェハ汚染量の簡易かつ正確な測定に有効な半導体ウェハの汚染量測定方法および汚染密度測定方法並びに局部汚染試料の作製方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
半導体ウェハ（２６）にＸ線（３２）を照射して得られる蛍光Ｘ線（３０）を半導体検出器（２８）を用いて検出し、該半導体ウェハ（２６）の汚染量を測定する半導体ウェハの汚染量測定方法において、
汚染物質を含む汚染液滴（１２）を第１の半導体基板（１０）の表面に滴下して、表面に汚染痕（１４）を有する局部汚染試料（１６）を作製する局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）と、
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）が作製した局部汚染試料（１６）にＸ線（３２）を照射して得られる局部試料強度（ＩＤＲＯＰ）を検出し、該局部試料強度（ＩＤＲＯＰ）と前記汚染液滴（１２）の汚染量である液滴汚染量（ＡＤＲＯＰ）との対応関係を示す検量線を作成する検量線作成工程（Ｓ１２）と、
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）が作製した局部汚染試料（１６）に、入射角（θ）を変化させながらＸ線（３２）を照射して得られる局部試料強度分布（ＩＤＲＯＰ（θ））を測定する局部試料強度分布測定工程（Ｓ１４）と、
前記汚染物質を含む汚染溶液（２０）中に第２の半導体基板（１８）を浸漬し、表面に汚染層（２２）を有する全面汚染試料（２４）を作製する全面汚染試料作製工程（Ｓ１６）と、
前記全面汚染試料作製工程（Ｓ１６）が作製した全面汚染試料（２４）に、入射角（θ）を変化させながらＸ線（３２）を照射して得られる全面試料強度分布（ＩＩＡＰ（θ））を測定する全面試料強度分布測定工程（Ｓ１８）と、
前記局部試料強度分布測定工程（Ｓ１４）が測定した局部試料強度分布（ＩＤＲＯＰ（θ））と、前記全面試料強度分布測定工程（Ｓ１８）が測定した全面試料強度分布（ＩＩＡＰ（θ））とを前記入射角（θ）の高角領域（ＲＨ）で一致させて規格化し、局部試料特性（αＤＲＯＰ）と全面試料特性（αＩＡＰ）とを求める規格化工程（Ｓ１９）と、
前記規格化工程（Ｓ１９）が求めた局部試料特性（αＤＲＯＰ）と全面試料特性（αＩＡＰ）との相対関係（α）を算出する相対関係算出工程（Ｓ２０）と、
前記半導体ウェハ（２６）にＸ線（３２）を照射して得られるウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）を検出するウェハ強度検出工程（Ｓ２２）と、
前記検量線作成工程（Ｓ１２）が作成した検量線と、前記相対関係算出工程（Ｓ２０）が算出した相対関係（α）と、前記ウェハ強度検出工程（Ｓ２２）が検出したウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）とを用いて、ウェハ汚染量（ＡＷＡＦＥＲ）を決定するウェハ汚染量決定工程（Ｓ２４）と
を具備することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記ウェハ汚染量決定工程（Ｓ２４）は、
前記相対関係算出工程（Ｓ２０）が算出した相対関係（α）を用いて、前記検量線作成工程（Ｓ１２）が作成した検量線の局部試料強度（ＩＤＲＯＰ）を補正し、
前記ウェハ強度検出工程（Ｓ２２）が検出したウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）を前記補正後の検量線に当てはめて、前記ウェハ汚染量（ＡＷＡＦＥＲ）を決定する
ことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、
前記相対関係算出工程（Ｓ２０）は、
（式１）
0004039754.tif 000002
α：相対関係、αＩＡＰ：全面試料特性、αＤＲＯＰ：局部試料特性
上式を実行して、前記相対関係を算出し、
前記局部試料強度（ＩＤＲＯＰ）の補正は、
（式２）
0004039754.tif 000003
Ｉ：補正強度、α：相対関係、ＩＤＲＯＰ：局部試料強度
上式を実行して行う
ことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記ウェハ汚染量決定工程（Ｓ２４）は、
前記相対関係算出工程（Ｓ２０）が算出した相対関係（α）を用いて、前記ウェハ強度検出工程（Ｓ２２）が検出したウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）を補正し、
該補正して得られた補正強度（Ｉ）を前記検量線作成工程（Ｓ１２）が作成した検量線に当てはめて、前記ウェハ汚染量（ＡＷＡＦＥＲ）を決定する
ことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、
前記相対関係算出工程（Ｓ２０）は、
（式３）
0004039754.tif 000004
α：相対関係、αＤＲＯＰ：局部試料特性、αＩＡＰ：全面試料特性
上式を実行して、前記相対関係を算出し、
前記補正強度（Ｉ）は、
（式４）
0004039754.tif 000005
Ｉ：補正強度、α：相対関係、ＩＷＡＦＥＲ：ウェハ強度
上式を実行して算出する
ことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発明において、
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）は、
前記汚染液滴（１２）を２種類以上調製し、
該調製した各汚染液滴（１２）をそれぞれ異なる位置に滴下する
ことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の発明において、
前記汚染液滴（１２）は、
前記第１の半導体基板（１０）の表面に存在する自然酸化膜を除去して形成された疎水面上に滴下し、
前記汚染痕（１４）は、
前記疎水面上に滴下された汚染液滴（１２）を乾燥させて形成する
ことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の発明において、
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）は、
前記汚染物質を１ｐｇ〜１００ｎｇ含む１〜１００μｌの前記汚染液滴（１２）を滴下して、０．１〜１０ｍｍ直径の前記汚染痕（１４）を形成する
ことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項９記載の発明は、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の発明において、
前記汚染物質は、
金属であり、
前記汚染液滴（１２）は、
フッ酸、超純水およびフッ酸＋過酸化水素水のグループから選択される
ことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１０記載の発明は、
半導体ウェハ（２６）にＸ線（３２）を照射して得られる蛍光Ｘ線（３０）を半導体検出器（２８）を用いて検出し、該半導体ウェハ（２６）の汚染密度を測定する半導体ウェハの汚染密度測定方法において、
汚染物質を含む汚染液滴（１２）を第１の半導体基板（１０）の表面に滴下して、表面に汚染痕（１４）を有する局部汚染試料（１６）を作製する局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）と、
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）が作製した局部汚染試料（１６）にＸ線（３２）を照射して得られる局部試料強度（ＩＤＲＯＰ）を検出し、該局部試料強度（ＩＤＲＯＰ）と前記汚染液滴（１２）の汚染量である液滴汚染量（ＡＤＲＯＰ）との対応関係を示す検量線を作成する検量線作成工程（Ｓ１２）と、
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）が作製した局部汚染試料（１６）と前記半導体検出器（２８）とをＸ軸方向に沿って相対的に移動させながら、Ｘ線（３２）を該Ｘ軸と平行に照射して得られるＸ軸強度分布（Ｉ（Ｘ））を測定するＸ軸強度分布測定工程（Ｓ２６）と、
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）が作製した局部汚染試料（１６）と前記半導体検出器（２８）とをＹ軸方向に沿って相対的に移動させながら、Ｘ線（３２）を該Ｘ軸と平行に照射して得られるＹ軸強度分布（Ｉ（Ｙ））を測定するＹ軸強度分布測定工程（Ｓ２８）と、
前記Ｘ軸強度分布測定工程（Ｓ２６）が測定したＸ軸強度分布（Ｉ（Ｘ））と、前記Ｙ軸強度分布測定工程（Ｓ２８）が測定したＹ軸強度分布（Ｉ（Ｙ））とを用いて、前記半導体検出器（２８）の有効開口面積（Ｗ）を算出する有効開口面積算出工程（Ｓ３０）と、
前記半導体ウェハ（２６）にＸ線（３２）を照射して得られるウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）を検出するウェハ強度検出工程（Ｓ２２）と、
前記検量線作成工程（Ｓ１２）が作成した検量線と、前記有効開口面積算出工程（Ｓ３０）が算出した有効開口面積（Ｗ）と、前記ウェハ強度検出工程（Ｓ２２）が検出したウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）とを用いて、ウェハ汚染密度（ＤＷＡＦＥＲ）を決定するウェハ汚染密度決定工程（Ｓ３２）と
を具備することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の発明において、
前記ウェハ汚染密度決定工程（Ｓ３２）は、
前記有効開口面積算出工程（Ｓ３０）が算出した有効開口面積（Ｗ）を用いて、前記検量線作成工程（Ｓ１２）が作成した検量線の液滴汚染量（ＡＤＲＯＰ）を前記汚染液滴（１２）の汚染密度を示す液滴汚染密度（ＤＤＲＯＰ）に変換し、
前記ウェハ強度検出工程（Ｓ２２）が検出したウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）を前記変換後の検量線に当てはめて、前記ウェハ汚染密度（ＤＷＡＦＥＲ）を決定する
ことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の発明において、
前記液滴汚染密度（ＤＤＲＯＰ）は、
（式５）
0004039754.tif 000006
ＤＤＲＯＰ：液滴汚染密度、ＡＤＲＯＰ：液滴汚染量、Ｗ：有効開口面積
上式を実行して算出する
ことを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１３記載の発明は、請求項１０記載の発明において、
前記ウェハ汚染密度決定工程（Ｓ３２）は、
前記有効開口面積算出工程（Ｓ３０）が算出した有効開口面積（Ｗ）を用いて、前記ウェハ強度検出工程（Ｓ２２）が検出したウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）を補正し、
該補正して得られた補正強度（Ｉ）を前記検量線作成工程（Ｓ１２）が作成した検量線に当てはめて、前記ウェハ汚染密度（ＤＷＡＦＥＲ）を決定する
ことを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の発明において、
前記補正強度（Ｉ）は、
（式６）
0004039754.tif 000007
Ｉ：補正強度、ＩＷＡＦＥＲ：ウェハ強度、Ｗ：有効開口面積
上式を実行して算出する
ことを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１５記載の発明は、請求項１０乃至請求項１４のいずれかに記載の発明において、
前記有効開口面積算出工程（Ｓ３０）は、
前記Ｘ軸強度分布測定工程（Ｓ２６）が測定したＸ軸強度分布（Ｉ（Ｘ））または前記Ｙ軸強度分布測定工程（Ｓ２８）が測定したＹ軸強度分布（Ｉ（Ｙ））のピーク値を１として、該Ｘ軸強度分布（Ｉ（Ｘ））および該Ｙ軸強度分布（Ｉ（Ｙ））を規格化し、
該規格化したＸ軸強度分布（Ｉ（Ｘ））およびＹ軸強度分布（Ｉ（Ｙ））の強度方向をＺ軸として３次元プロファイル（３４）を作成し、
該生成した３次元プロファイル（３４）の体積を算出し、
該算出して得られた体積を前記有効開口面積（Ｗ）とする
ことを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１６記載の発明は、請求項１５記載の発明において、
前記体積の算出は、
前記３次元プロファイル（３４）の等高線を楕円で近似し、該楕円の面積を前記Ｚ軸方向に積分して行う
ことを特徴とする。
【００２９】
また、請求項１７記載の発明は、請求項１６記載の発明において、
前記体積の算出は、
（式７）
0004039754.tif 000008
Ｖ：３次元プロファイル（３４）の体積、π：円周率、ＦＸ（Ｚ）：等高線の横軸の長さ、ＦＹ（Ｚ）：等高線の縦軸の長さ
上式を実行して行う
ことを特徴とする。
【００３０】
また、請求項１８記載の発明は、請求項１０乃至請求項１７のいずれかに記載の発明において、
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）は、
前記汚染液滴（１２）を２種類以上調製し、
該調製した各汚染液滴（１２）をそれぞれ異なる位置に滴下する
ことを特徴とする。
【００３１】
また、請求項１９記載の発明は、請求項１０乃至請求項１８のいずれかに記載の発明において、
前記汚染液滴（１２）は、
前記第１の半導体基板（１０）の表面に存在する自然酸化膜を除去して形成された疎水面上に滴下し、
前記汚染痕（１４）は、
前記疎水面上に滴下された汚染液滴（１２）を乾燥させて形成する
ことを特徴とする。
【００３２】
また、請求項２０記載の発明は、請求項１０乃至請求項１９のいずれかに記載の発明において、
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）は、
前記汚染物質を１ｐｇ〜１００ｎｇ含む１〜１００μｌの前記汚染液滴（１２）を滴下して、０．１〜１０ｍｍ直径の前記汚染痕（１４）を形成する
ことを特徴とする。
【００３３】
また、請求項２１記載の発明は、請求項１０乃至請求項２０のいずれかに記載の発明において、
前記汚染物質は、
金属であり、
前記汚染液滴（１２）は、
フッ酸、超純水およびフッ酸＋過酸化水素水のグループから選択される
ことを特徴とする。
【００３４】
また、請求項２２記載の発明は、
半導体ウェハ（２６）にＸ線（３２）を照射して得られる蛍光Ｘ線（３０）を半導体検出器（２８）を用いて検出し、該半導体ウェハ（２６）の汚染密度を測定する半導体ウェハの汚染密度測定方法において、
汚染物質を含む汚染液滴（１２）を第１の半導体基板（１０）の表面に滴下して、表面に汚染痕（１４）を有する局部汚染試料（１６）を作製する局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）と、
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）が作製した局部汚染試料（１６）にＸ線（３２）を照射して得られる局部試料強度（ＩＤＲＯＰ）を検出し、該局部試料強度（ＩＤＲＯＰ）と前記汚染液滴（１２）の汚染量である液滴汚染量（ＡＤＲＯＰ）との対応関係を示す検量線を作成する検量線作成工程（Ｓ１２）と、
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）が作製した局部汚染試料（１６）に、入射角（θ）を変化させながらＸ線（３２）を照射して得られる局部試料強度分布（ＩＤＲＯＰ（θ））を測定する局部試料強度分布測定工程（Ｓ１４）と、
前記汚染物質を含む汚染溶液（２０）中に第２の半導体基板（１８）を浸漬し、表面に汚染層（２２）を有する全面汚染試料（２４）を作製する全面汚染試料作製工程（Ｓ１６）と、
前記全面汚染試料作製工程（Ｓ１６）が作製した全面汚染試料（２４）に、入射角（θ）を変化させながらＸ線（３２）を照射して得られる全面試料強度分布（ＩＩＡＰ（θ））を測定する全面試料強度分布測定工程（Ｓ１８）と、
前記局部試料強度分布測定工程（Ｓ１４）が測定した局部試料強度分布（ＩＤＲＯＰ（θ））と、前記全面試料強度分布測定工程（Ｓ１８）が測定した全面試料強度分布（ＩＩＡＰ（θ））とを前記入射角（θ）の高角領域（ＲＨ）で一致させて規格化し、局部試料特性（αＤＲＯＰ）と全面試料特性（αＩＡＰ）とを求める規格化工程（Ｓ１９）と、
前記規格化工程（Ｓ１９）が求めた局部試料特性（αＤＲＯＰ）と全面試料特性（αＩＡＰ）との相対関係（α）を算出する相対関係算出工程（Ｓ２０）と、
前記半導体ウェハ（２６）にＸ線（３２）を照射して得られるウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）を検出するウェハ強度検出工程（Ｓ２２）と、
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）が作製した局部汚染試料（１６）と前記半導体検出器（２８）とをＸ軸方向に沿って相対的に移動させながら、Ｘ線（３２）を該Ｘ軸と平行に照射して得られるＸ軸強度分布（Ｉ（Ｘ））を測定するＸ軸強度分布測定工程（Ｓ２６）と、
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）が作製した局部汚染試料（１６）と前記半導体検出器（２８）とをＹ軸方向に沿って相対的に移動させながら、Ｘ線（３２）を該Ｘ軸と平行に照射して得られるＹ軸強度分布（Ｉ（Ｙ））を測定するＹ軸強度分布測定工程（Ｓ２８）と、
前記Ｘ軸強度分布測定工程（Ｓ２６）が測定したＸ軸強度分布（Ｉ（Ｘ））と、前記Ｙ軸強度分布測定工程（Ｓ２８）が測定したＹ軸強度分布（Ｉ（Ｙ））とを用いて、前記半導体検出器（２８）の有効開口面積（Ｗ）を算出する有効開口面積算出工程（Ｓ３０）と、
前記検量線作成工程（Ｓ１２）が作成した検量線と、前記相対関係算出工程（Ｓ２０）が算出した相対関係（α）と、前記ウェハ強度検出工程（Ｓ２２）が検出したウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）と、前記有効開口面積算出工程（Ｓ３０）が算出した有効開口面積（Ｗ）とを用いて、ウェハ汚染密度（ＤＷＡＦＥＲ）を決定するウェハ汚染密度決定工程（Ｓ３２）と
を具備することを特徴とする。
【００３５】
また、請求項２３記載の発明は、請求項２２記載の発明において、
前記ウェハ汚染密度決定工程（Ｓ３２）は、
前記相対関係算出工程（Ｓ２０）が算出した相対関係（α）を用いて、前記検量線作成工程（Ｓ１２）が作成した検量線の局部試料強度（ＩＤＲＯＰ）を補正するとともに、前記有効開口面積算出工程（Ｓ３０）が算出した有効開口面積（Ｗ）を用いて、前記検量線の液滴汚染量（ＡＤＲＯＰ）を前記汚染液滴（１２）の汚染密度を示す液滴汚染密度（ＤＤＲＯＰ）に変換し、
前記ウェハ強度検出工程（Ｓ２２）が検出したウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）を前記変換後の検量線に当てはめて、前記ウェハ汚染密度（ＤＷＡＦＥＲ）を決定する
ことを特徴とする。
【００３６】
また、請求項２４記載の発明は、請求項２３記載の発明において、
前記相対関係算出工程（Ｓ２０）は、
（式１）
0004039754.tif 000009
α：相対関係、αＩＡＰ：全面試料特性、αＤＲＯＰ：局部試料特性
上式を実行して、前記相対関係を算出し、
前記局部試料強度（ＩＤＲＯＰ）の補正は、
（式２）
0004039754.tif 000010
Ｉ：補正強度、α：相対関係、ＩＤＲＯＰ：局部試料強度
上式を実行して行い、
前記液滴汚染密度（ＤＤＲＯＰ）は、
（式５）
0004039754.tif 000011
ＤＤＲＯＰ：液滴汚染密度、ＡＤＲＯＰ：液滴汚染量、Ｗ：有効開口面積
上式を実行して算出する
ことを特徴とする。
【００３７】
また、請求項２５記載の発明は、請求項２２記載の発明において、
前記ウェハ汚染密度決定工程（Ｓ３２）は、
前記相対関係算出工程（Ｓ２０）が算出した相対関係（α）と、前記有効開口面積算出工程（Ｓ３０）が算出した有効開口面積（Ｗ）とを用いて、前記ウェハ強度検出工程（Ｓ２２）が検出したウェハ強度（ＩＷＡＦＥＲ）を補正し、
該補正して得られた補正強度（Ｉ）を前記検量線作成工程（Ｓ１２）が作成した検量線に当てはめて、前記ウェハ汚染密度（ＤＷＡＦＥＲ）を決定する
ことを特徴とする。
【００３８】
また、請求項２６記載の発明は、請求項２５記載の発明において、
前記補正強度（Ｉ）は、
（式８）
0004039754.tif 000012
Ｉ：補正強度、α：相対関係、ＩＷＡＦＥＲ：ウェハ強度、有効開口面積
上式を実行して算出する
ことを特徴とする。
【００３９】
また、請求項２７記載の発明は、請求項２２乃至請求項２６のいずれかに記載の発明において、
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）は、
前記汚染液滴（１２）を２種類以上調製し、
該調製した各汚染液滴（１２）をそれぞれ異なる位置に滴下する
ことを特徴とする。
【００４０】
また、請求項２８記載の発明は、請求項２２乃至請求項２７のいずれかに記載の発明において、
前記汚染液滴（１２）は、
前記第１の半導体基板（１０）の表面に存在する自然酸化膜を除去して形成された疎水面上に滴下し、
前記汚染痕（１４）は、
前記疎水面上に滴下された汚染液滴（１２）を乾燥させて形成する
ことを特徴とする。
【００４１】
また、請求項２９記載の発明は、請求項２２乃至請求項２８のいずれかに記載の発明において、
前記局部汚染試料作製工程（Ｓ１０）は、
前記汚染物質を１ｐｇ〜１００ｎｇ含む１〜１００μｌの前記汚染液滴（１２）を滴下して、０．１〜１０ｍｍ直径の前記汚染痕（１４）を形成する
ことを特徴とする。
【００４２】
また、請求項３０記載の発明は、請求項２２乃至請求項２９のいずれかに記載の発明において、
前記汚染物質は、
金属であり、
前記汚染液滴（１２）は、
フッ酸、超純水およびフッ酸＋過酸化水素水のグループから選択される
ことを特徴とする。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００４８】
（発明の概要）
本発明の第１の特徴は、局部汚染試料および全面汚染試料をそれぞれ作製し、当該各試料のＸ線に対する入射角依存性を示す局部試料特性αＤＲＯＰと全面試料特性αＩＡＰを求め、これらの相対関係αを用いてウェハ汚染量ＡＷＡＦＥＲを決定することにある（図１参照）。
【００４９】
本発明の第２の特徴は、局部汚染試料のＸ線に対するＸ軸強度分布Ｉ（Ｘ）とＹ軸強度分布Ｉ（Ｙ）を測定して、半導体検出器の有効開口面積Ｗを算出し、これを用いてウェハ汚染密度ＤＷＡＦＥＲを決定することにある。（図４参照）。
【００５０】
上記特徴により、局部汚染試料から作成した検量線が直接使用できるため、全反射蛍光Ｘ線装置の絶対校正が可能となる。
【００５１】
（第１の形態）
本発明の第１の形態は、局部汚染試料と全面汚染試料との相対関係を利用して半導体ウェハの汚染量を測定する発明である。
【００５２】
前述したように、従来は、全反射蛍光Ｘ線分析に適した標準試料が存在しなかったため、全反射蛍光Ｘ線分析の絶対校正を実現するには、まず、適切な標準試料を選定することが必要である。
【００５３】
本発明者らは、全反射蛍光Ｘ線分析の標準試料として、所望の汚染量が容易に得られる局部汚染試料を選定した。この局部汚染試料を使用して作成された検量線は、測定誤差が少なく、作成が容易である。
【００５４】
ここで、半導体ウェハの汚染原因となる汚染物質は、該半導体ウェハの表面に一様に付着しているため、局部汚染試料と汚染状態が異なる。従って、上記検量線を該半導体ウェハの汚染量測定に用いるには、汚染状態に起因する蛍光Ｘ線強度の差を考慮する必要がある。一般に、汚染状態に起因する蛍光Ｘ線強度の差は、Ｘ線の入射角依存性として現れる。
【００５５】
そこで、本発明者らは、局部汚染試料の入射角依存性と全面汚染試料の入射角依存性の相対関係を求め、この相関関係を利用して、上記検量線の適用を図った。
【００５６】
本発明の第１の形態は、上記観点から構成された発明であり、全反射蛍光Ｘ線分析の絶対校正を実現する技術を提供する。
【００５７】
図１は、本発明の第１の形態に係る半導体ウェハの汚染量測定方法の構成を示す工程図である。以下、同図に基づいて、この第１の形態の構成を説明する。
【００５８】
図２は、図１に示す局部汚染試料作製工程Ｓ１０が実行する局部汚染試料１６の作製動作を示す動作説明図である。以下、同図を使用して、図１に示す局部汚染試料作製工程Ｓ１０の構成を説明する。
【００５９】
局部汚染試料作製工程Ｓ１０は、汚染物質を含む汚染液滴１２を第１の半導体基板１０の表面に滴下し（同図（ａ））、該滴下した汚染液滴１２を乾燥させて汚染痕１４を形成し（同図（ｂ））、表面が局部的に汚染された局部汚染試料（以下、必要に応じて「ＤＲＯＰ」と示す）を得る。ここで、ＤＲＯＰは、ドロップレット法の略であり、局部汚染試料１６の作製手段として利用できる。
【００６０】
好ましくは、第１の半導体基板１０の表面に存在する自然酸化膜を除去して、該第１の半導体基板１０に疎水面を形成し、この疎水面上に汚染液滴１２を滴下する。自然酸化膜を除去する手段としては、ＶＰＤ（ｖａｐｏｒ  ｐｈａｓｅ  ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）等のフッ素系化合物を利用した方法が使用できる。このように、汚染液滴１２を疎水面上に滴下すると、汚染液滴１２が疎水面ではじかれるため、粒の細かい汚染痕１４を形成することができる。
【００６１】
また、汚染液滴１２の乾燥は、自然乾燥とすることが好ましく、汚染痕は、半導体検出器の検出範囲（例えば、直径２ｃｍ）に対して十分小さい大きさで形成する。例えば、汚染物質を１ｐｇ〜１００ｎｇ含む１〜１００μｌの前記汚染液滴１２を第１の半導体基板１０表面に滴下し、０．１〜１０ｍｍ直径の汚染痕１４を形成する。
【００６２】
また、好ましくは、汚染物質を金属とし、汚染液滴１２をフッ酸、超純水およびフッ酸＋過酸化水素水のグループから選択する。これらの親水性溶媒で汚染液滴１２を構成すると、該汚染液滴１２が疎水面上ではじかれ易くなり、好適な球形が得られる。
【００６３】
汚染痕１４は、同図に示すように、１つだけ形成してもよいし、異なる汚染量を有する汚染痕１４を複数形成してもよい。この場合には、濃度の異なる２種類以上の汚染液滴１２を調製し、該調製した各汚染液滴１２をそれぞれ第１の半導体基板１０上の異なる位置に滴下する。
【００６４】
このとき、各液滴は、半導体検出器の検出範囲内で重ならない位置に滴下する。好ましくは、各液滴の形状を同一とし、濃度のみが異なるように滴下する。これにより、１つの局部汚染試料から複数の蛍光Ｘ線強度が得られるため、検量線作製が容易に行える。また、この応用例として、異なる物質を含む液滴を複数滴下してもよい。
【００６５】
図３は、図１に示す検量線作成工程Ｓ１２が実行する蛍光Ｘ線強度の検出動作を示す動作説明図である。以下、同図を使用して、図１に示す検量線作成工程Ｓ１２の構成を説明する。
【００６６】
検量線作成工程Ｓ１２は、局部汚染試料１６にＸ線３２を照射して、該局部汚染試料１６から得られた蛍光Ｘ線３０を半導体検出器２８で受光して、該受光した蛍光Ｘ線３０の強度（以下、「局部試料強度ＩＤＲＯＰ」という）を検出する。この局部試料強度ＩＤＲＯＰの検出を汚染液滴１２の汚染量（以下、「液滴汚染量ＡＤＲＯＰという」）を変化させながら行って、局部試料強度ＩＤＲＯＰと汚染液滴１２との対応関係を求める。
【００６７】
図４は、図１に示す検量線作成工程Ｓ１２が作成した検量線の一例を示すグラフである。同図に示すように、検量線作成工程Ｓ１２は、局部試料強度ＩＤＲＯＰを縦軸、液滴汚染量ＡＤＲＯＰを横軸とする平面上にデータをプロットし、検量線を作成する。ここで、同図に示す検量線では、局部試料強度ＩＤＲＯＰの単位が＜ｃｏｕｎｔｓ＞であり、液滴汚染量ＡＤＲＯＰの単位が＜ａｔｏｍｓ＞である。
【００６８】
尚、蛍光Ｘ線強度と汚染物質量との関係は、一般に比例関係となるため、該比例関係の比例係数を検量線として使用してもよい。
【００６９】
図５は、図１に示す局部試料強度分布測定工程Ｓ１４が実行する局部試料強度分布ＩＤＲＯＰ（θ）の測定動作を示す動作説明図である。以下、同図を使用して、図１に示す局部試料強度分布測定工程Ｓ１４の構成を説明する。
【００７０】
局部試料強度分布測定工程Ｓ１４は、局部汚染試料１６の表面に入射角θを変化させながらＸ線３２を照射して、該局部汚染試料１６から得られた蛍光Ｘ線３０の強度分布（以下、「局部試料強度分布ＩＤＲＯＰ（θ）」）を測定する。Ｘ線の入射角θは、アングルスキャンによって変化させることができる。このとき、入射角θを変化させる範囲には、全反射条件を満たす低角領域ＲＬと全反射条件をはずれた高角領域ＲＨとを含める。
【００７１】
図６は、図１に示す局部試料強度分布測定工程Ｓ１４が測定した局部試料強度分布ＩＤＲＯＰ（θ）の一例を示すグラフである。同図に示すように、局部試料強度分布測定工程Ｓ１４が測定した局部試料強度分布ＩＤＲＯＰ（θ）は、低角領域ＲＬにブロードな強度ピークを有し、高角領域ＲＨに入ると強度がなだらかに減少する。
【００７２】
局部試料強度分布ＩＤＲＯＰ（θ）が同図に示すような分布曲線を有するのは、局部汚染試料１６の汚染痕１４が小山形状であることに起因する。即ち、低角領域ＲＬでは、汚染痕１４が該汚染痕１４に直接入射するＸ線と、一旦、第１の半導体基板１０の表面で反射してから入射するＸ線とを吸収するため、蛍光Ｘ線の量が多くなる。一方、高角領域ＲＨでは、汚染痕１４は、第１の半導体基板１０の表面で反射してから入射するＸ線を吸収しなくなるため、蛍光Ｘ線の量が少なくなる。その結果、局部試料強度分布ＩＤＲＯＰ（θ）が同図に示すような分布曲線となる。
【００７３】
図７は、図１に示す全面汚染試料作製工程Ｓ１６が実行する全面汚染試料２４の作製動作を示す動作説明図である。以下、同図を使用して、図１に示す全面汚染試料作製工程Ｓ１６の構成を説明する。
【００７４】
全面汚染試料作製工程Ｓ１６は、汚染物質を含む汚染溶液２０中に第２の半導体基板１８を浸漬し（同図（ａ））、表面に汚染層２２を有する全面汚染試料２４（以下、必要に応じて「ＩＡＰ」と示す）を得る（同図（ｂ））。ここで、ＩＡＰ（Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ａｌｋａｌｉｎｅ  ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｐｅｒｏｘｉｄｅ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）は、汚染液浸漬法の略であり、全面汚染試料２４を作製する手段として利用できる。尚、汚染層２２は、同図に示すように、第２の半導体基板１８の表面にのみ形成しても、全面に形成してもよい。
【００７５】
図８は、図１に示す全面試料強度分布測定工程Ｓ１８が実行する全面試料強度分布ＩＩＡＰ（θ）の測定動作を示す動作説明図である。以下、同図を使用して、図１に示す全面試料強度分布測定工程Ｓ１８の構成を説明する。
【００７６】
全面試料強度分布測定工程Ｓ１８は、全面汚染試料２４の表面に入射角θを変化させながらＸ線３２を照射して、該全面汚染試料２４から得られた蛍光Ｘ線３０の強度分布（以下、「全面試料強度分布ＩＩＡＰ（θ）」）を測定する。Ｘ線３２の入射角θは、前述した局部試料強度分布測定工程Ｓ１４と同様にして変化させる。
【００７７】
図９は、図１に示す全面試料強度分布測定工程Ｓ１８が測定した全面試料強度分布ＩＩＡＰ（θ）の一例を示すグラフである。同図に示すように、全面試料強度分布測定工程Ｓ１８が測定した全面試料強度分布ＩＩＡＰ（θ）は、低角領域ＲＬの後半に比較的急峻な強度ピークを有し、高角領域ＲＨで減少する。
【００７８】
全面試料強度分布ＩＩＡＰ（θ）が同図に示すような分布曲線を有するのは、全面汚染試料２４の汚染層２２が平坦であることに起因する。即ち、低角領域ＲＬの前半部分では、Ｘ線の反射量が多いため、蛍光Ｘ線の量が少ないが、Ｘ線の入射角θが大きくなるにつれて、Ｘ線の反射量が少なくなり、蛍光Ｘ線の量が多くなる。そして、Ｘ線の入射角θが高角領域ＲＨに入ると、全反射条件をはずれるため、蛍光Ｘ線の量が少なくなる。その結果、局部試料強度分布ＩＤＲＯＰ（θ）が同図に示すような分布曲線となる。
【００７９】
図１０は、図１に示す規格化工程Ｓ１９が導出した局部試料特性αＤＲＯＰおよび全面試料特性αＩＡＰと、図１に示す相対関係算出工程Ｓ２０が算出した相対関係αの一例を示すグラフである。以下、同図を使用して、図１に示す規格化工程Ｓ１９と、図１に示す相対関係算出工程Ｓ２０の構成を説明する。
【００８０】
規格化工程Ｓ１９は、局部試料強度分布ＩＤＲＯＰ（θ）と全面試料強度分布ＩＩＡＰ（θ）とを高角領域ＲＨで一致させて規格化し、局部試料特性αＤＲＯＰと全面試料特性αＩＡＰとを求める。ここで、局部試料強度分布ＩＤＲＯＰ（θ）と全面試料強度分布ＩＩＡＰ（θ）とを高角領域ＲＨで一致させる理由は、以下の通りである。
【００８１】
即ち、低角領域ＲＬでは、局部汚染試料１６の汚染痕１４が第１の半導体基板１０の表面で反射したＸ線を吸収するのに対し、全面汚染試料２４の汚染層２２は、第２の半導体基板１８の表面で反射したＸ線を吸収しないため、局部試料強度ＩＤＲＯＰが全面試料強度ＩＩＡＰよりも大きくなる。
【００８２】
一方、高角領域ＲＨでは、局部汚染試料１６の汚染痕１４および全面汚染試料２４の汚染層２２のいずれも第１の半導体基板１０および第２の半導体基板１８でそれぞれ反射したＸ線を吸収しないため、局部試料強度ＩＤＲＯＰと全面試料強度ＩＩＡＰとの比が一定になると考えられる。
【００８３】
局部試料強度ＩＤＲＯＰと全面試料強度ＩＩＡＰのと比は、汚染痕１４の汚染密度と汚染層２２の汚染密度の比によって決まるため、汚染痕１４の汚染密度と汚染層２２の汚染密度との比が１になるように、例えば、局部試料強度ＩＤＲＯＰの値と全面試料強度ＩＩＡＰの値とが高角領域ＲＨで同一となるように、局部試料強度ＩＤＲＯＰと全面試料強度ＩＩＡＰを規格化すれば、局部汚染試料１６と全面汚染試料２４の相対関係を得ることができる。この規格化によって得られた曲線が同図に示す局部試料特性αＤＲＯＰと全面試料特性αＩＡＰである。
【００８４】
相対関係算出工程Ｓ２０は、同図に示すように、所定の入射角、即ち、検量線作成工程Ｓ１２で局部汚染試料１６に照射したＸ線３２の入射角における局部試料特性αＤＲＯＰと全面試料特性αＩＡＰとの比率を算出して相対関係αを求める。
【００８５】
図１１は、図１に示すウェハ強度検出工程Ｓ２２が実行するウェハ強度ＩＷＡＦＥＲの検出動作を示す動作説明図である。以下、同図を使用して、図１に示すウェハ強度検出工程Ｓ２２の構成を説明する。
【００８６】
ウェハ強度検出工程Ｓ２２は、汚染量を測定したい半導体ウェハ２６にＸ線３２を照射して、該半導体ウェハ２６から得られた蛍光Ｘ線３０を半導体検出器２８で受光して、該受光した蛍光Ｘ線３０の強度（以下、「ウェハ強度ＩＷＡＦＥＲ」という）を検出する。ここで、半導体ウェハ２６に照射するＸ線３２の入射角は、相対関係αの算出基準とした入射角と同一とする。従って、検量線作成工程Ｓ１２が照射するＸ線の入射角と、相対関係算出工程Ｓ２０が使用するＸ線の入射角と、ウェハ強度検出工程Ｓ２２が照射するＸ線の入射角とは、同一の角度となる。この角度は、例えば、全反射蛍光Ｘ線分析で一般に用いられる０．０５°とする。
【００８７】
図１に示すウェハ汚染量決定工程Ｓ２４は、上記のようにして得られた検量線と、相対関係αと、ウェハ強度ＩＷＡＦＥＲを用いて、半導体ウェハ２６の汚染量（以下、「ウェハ汚染量ＡＷＡＦＥＲという」）を決定する。ウェハ汚染量ＡＷＡＦＥＲの決定は、相対関係αを用いて検量線を補正するかまたはウェハ強度ＩＷＡＦＥＲを補正することにより行う。
【００８８】
相対関係αを用いて検量線を補正する場合には、相対関係算出工程Ｓ２０は、
（式１）
0004039754.tif 000013
α：相対関係、αＩＡＰ：全面試料特性、αＤＲＯＰ：局部試料特性
上式を実行して、相対関係αを算出する。
【００８９】
ウェハ汚染量決定工程Ｓ２４は、
（式２）
0004039754.tif 000014
Ｉ：補正強度、α：相対関係、ＩＤＲＯＰ：局部試料強度
上式を実行して、図４に示す検量線の縦軸である局部試料強度ＩＤＲＯＰを補正強度Ｉに変換し、ウェハ強度ＩＷＡＦＥＲを補正強度Ｉに当てはめて、ウェハ汚染量ＡＷＡＦＥＲを決定する。
【００９０】
相対関係αを用いてウェハ強度ＩＷＡＦＥＲを補正する場合には、相対関係算出工程Ｓ２０は、
（式３）
0004039754.tif 000015
α：相対関係、αＤＲＯＰ：局部試料特性、αＩＡＰ：全面試料特性
上式を実行して、相対関係αを算出する。
【００９１】
ウェハ汚染量決定工程Ｓ２４は、
（式４）
0004039754.tif 000016
Ｉ：補正強度、α：相対関係、ＩＷＡＦＥＲ：ウェハ強度
上式を実行して、ウェハ強度ＩＷＡＦＥＲを補正強度Ｉに変換し、該補正強度Ｉを図４に示す検量線の局部試料強度ＩＤＲＯＰに当てはめて、ウェハ汚染量ＡＷＡＦＥＲを決定する。
【００９２】
以上説明した本発明の第１の形態によれば、全面汚染状態での蛍光Ｘ線強度と局部汚染状態での蛍光Ｘ線強度とが関連づけられるため、局部汚染試料１６で作成した信頼性の高い検量線が使用できる。その結果、全反射蛍光Ｘ線分析の絶対校正が可能となる。
【００９３】
（第２の形態）
本発明の第２の形態は、半導体検出器の感度分布の補正に関する発明である。
【００９４】
汚染密度が同一の局部汚染試料１６と全面汚染試料２４とを全反射蛍光Ｘ線分析にかけると、局部汚染試料１６から得られた局部試料強度ＩＤＲＯＰと、全面汚染試料２４がら得られた全面試料強度ＩＩＡＰは、異なる値となる。
【００９５】
これは、全反射蛍光Ｘ線装置の半導体検出器が装置ごとに特有の感度分布を有するからである。即ち、半導体検出器の開口径は、直径約２ｃｍ程度であるが、この直径２ｃｍの開口内で蛍光Ｘ線の検出感度が変化する。例えば、典型的な半導体検出器では、開口中心で最も感度が高く、開口中心から離れるに従って感度が悪くなる。
【００９６】
上記のような感度分布により、半導体検出器の開口中心に位置する汚染痕１４から検出した局部試料強度ＩＤＲＯＰの方が半導体検出器の開口部に一様に分布する汚染層２２から検出した全面試料強度ＩＩＡＰよりも大きくなる。
【００９７】
従って、局部汚染試料１６から作成した検量線が正確であっても、半導体検出器の感度ムラが大きければ正確な汚染密度を得ることができなくなる。加えて、前述したように、半導体検出の検出感度は、個々の装置によって異なるため、半導体検出器ごとに測定した汚染密度が相違することも起こり得る。
【００９８】
そこで、本発明の第２の形態では、半導体検出器の感度分布を求めて、正確な汚染密度の測定を図っている。ここで、さらに留意すべき点は、半導体検出器の感度分布がＸ線の照射方向に影響されるという点である。
【００９９】
本発明者らは、半導体検出器の感度分布を求めるための実験を繰り返し、半導体検出器の感度分布が２次元分布を有することを発見した。従って、半導体ウェハの汚染密度を正確に測定するには、半導体検出器の２次元分布に基づく感度校正が必要である。
【０１００】
本発明の第２の形態は、上記観点から構成された発明であり、半導体検出器の感度分布を正確に求めて、全反射蛍光Ｘ線分析の絶対校正を実現する技術を提供する。
【０１０１】
図１２は、本発明の第２の形態に係る半導体ウェハの汚染密度測定方法の構成を示す工程図である。以下、同図に基づいて、本発明の第２の形態の構成を説明する。
【０１０２】
図１３は、図１２に示すＸ軸強度分布測定工程Ｓ２６が実行するＸ軸強度分布Ｉ（Ｘ）の測定動作を示す動作説明図である。以下、同図を使用して、図１２に示すＸ軸強度分布測定工程Ｓ２６の構成を説明する。
【０１０３】
Ｘ軸強度分布測定工程Ｓ２６は、局部汚染試料１６と半導体検出器２８とを同図に示すＸ軸に沿って相対的に移動させながら、Ｘ線３２を該Ｘ軸と平行に照射して、該局部汚染試料１６から得られた蛍光Ｘ線３０を半導体検出器２８で受光し、当該受光した蛍光Ｘ線３０の強度分布（以下、「Ｘ軸強度分布Ｉ（Ｘ）」という）を測定する。
【０１０４】
図１４は、図１２に示すＸ軸強度分布測定工程Ｓ２６が測定したＸ軸強度分布Ｉ（Ｘ）の一例を示すグラフである。同図に示すように、Ｘ軸強度分布Ｉ（Ｘ）は、半導体検出器２８の開口中心付近に強度ピークを有する。
【０１０５】
図１５は、図１２に示すＹ軸強度分布測定工程Ｓ２８が実行するＹ軸強度分布Ｉ（Ｙ）の測定動作を示す動作説明図である。以下、同図を使用して、図１２に示すＹ軸強度分布測定工程Ｓ２８の構成を説明する。
【０１０６】
Ｙ軸強度分布測定工程Ｓ２８は、局部汚染試料１６と半導体検出器２８とを同図に示すＹ軸に沿って相対的に移動させながら、Ｘ線３２を該Ｘ軸と平行に照射して、該局部汚染試料１６から得られた蛍光Ｘ線３０を半導体検出器２８で受光し、当該受光した蛍光Ｘ線３０の強度分布（以下、「Ｙ軸強度分布Ｉ（Ｙ）」という）を測定する。
【０１０７】
図１６は、図１２に示すＹ軸強度分布測定工程Ｓ２８が測定したＹ軸強度分布Ｉ（Ｙ）の一例を示すグラフである。同図に示すように、Ｙ軸強度分布Ｉ（Ｙ）は、Ｘ軸強度分布Ｉ（Ｘ）と同様に、半導体検出器２８の開口中心付近に強度ピークを有するが、Ｘ軸強度分布Ｉ（Ｘ）とは分布曲線の形状が異なる。
【０１０８】
図１７は、図１２に示す有効開口面積算出工程Ｓ３０がＸ軸強度分布Ｉ（Ｘ）とＹ軸強度分布Ｉ（Ｙ）を規格化した状態を示すグラフである。以下、同図を使用して、図１２に示す有効開口面積算出工程Ｓ３０の構成を説明する。
【０１０９】
有効開口面積算出工程Ｓ３０は、最適化により、Ｘ軸強度分布Ｉ（Ｘ）およびＹ軸強度分布Ｉ（Ｙ）のピークをそれぞれ求めた後、当該求めた各ピーク値を１として、Ｘ軸強度分布Ｉ（Ｘ）およびＹ軸強度分布Ｉ（Ｙ）を規格化し、同図に示すような分布曲線を得る。
【０１１０】
図１８は、図１２に示す有効開口面積算出工程Ｓ３０が作成した３次元プロファイル３４の構成を示すグラフである。同図に示すように、有効開口面積算出工程Ｓ３０は、規格化したＸ軸強度分布Ｉ（Ｘ）およびＹ軸強度分布Ｉ（Ｙ）の強度方向をＺ軸として、３次元プロファイル３４を作成する。この３次元プロファイル３４が半導体検出器２８の２次元感度分布を示し、該３次元プロファイル３４の体積が半導体検出器２８の実質的な有効面積（以下、「有効開口面積Ｗという」）となる。
【０１１１】
３次元プロファイルの体積は、一般に、２次元積分によって求めることができるが、２次元積分を行うには、メッシュ状の２次元多点測定が必要であるため、演算時間が膨大となる。
【０１１２】
そこで、３次元プロファイル３４の等高線を楕円で近似し、該楕円の面積をＺ軸方向に積分する楕円近似処理を実行することが好ましい。
【０１１３】
図１９は、図１８に示す３次元プロファイル３４の等高線の構成を示す概念図である。同図に示すように、３次元プロファイル３４の等高線Ｆ（Ｚ）は、長さＦＸ（Ｚ）の横軸および長さＦＹ（Ｚ）の縦軸から成る楕円として表すことができる。
【０１１４】
従って、楕円近似による体積の算出は、
（式７）
0004039754.tif 000017
Ｖ：３次元プロファイル３４の体積、π：円周率、ＦＸ（Ｚ）：等高線の横軸の長さ、ＦＹ（Ｚ）：等高線の縦軸の長さ
上式を実行して行うことができる。
【０１１５】
有効開口面積算出工程Ｓ３０は、上記のようにして算出した３次元プロファイル３４の体積を半導体検出器２８の有効開口面積Ｗとする。
【０１１６】
図１に示すウェハ汚染密度決定工程Ｓ３２は、検量線作成工程Ｓ１２が作成した検量線と、有効開口面積算出工程Ｓ３０が算出した有効開口面積Ｗと、ウェハ強度検出工程Ｓ２２が検出したウェハ強度ＩＷＡＦＥＲとを用いて、半導体ウェハ２６の汚染密度（以下、「ウェハ汚染密度ＤＷＡＦＥＲ」という）を決定する。ウェハ汚染密度ＤＷＡＦＥＲの決定は、有効開口面積Ｗを用いて検量線を補正するかまたはウェハ強度ＩＷＡＦＥＲを補正することにより行う。
【０１１７】
有効開口面積Ｗを用いて検量線を補正する場合には、ウェハ汚染密度決定工程Ｓ３２は、
（式５）
0004039754.tif 000018
ＤＤＲＯＰ：液滴汚染密度、ＡＤＲＯＰ：液滴汚染量、Ｗ：有効開口面積
上式を実行して、検量線の液滴汚染量ＡＤＲＯＰを該汚染液滴１２の汚染密度（以下、「液滴汚染密度ＤＤＲＯＰ」という）に変換し、ウェハ強度ＩＷＡＦＥＲを検量線の局部試料強度ＩＤＲＯＰに当てはめて、該当する液滴汚染密度ＤＤＲＯＰを取得し、該取得した液滴汚染密度ＤＤＲＯＰをウェハ汚染密度ＤＷＡＦＥＲとする。
【０１１８】
有効開口面積Ｗを用いてウェハ強度ＩＷＡＦＥＲを補正する場合には、ウェハ汚染密度決定工程Ｓ３２は、
（式６）
0004039754.tif 000019
Ｉ：補正強度、ＩＷＡＦＥＲ：ウェハ強度、Ｗ：有効開口面積
上式を実行して、ウェハ強度ＩＷＡＦＥＲを補正強度Ｉに変換し、該補正強度Ｉを図４に示す検量線の局部試料強度ＩＤＲＯＰに当てはめて、該当する液滴汚染量ＡＤＲＯＰを取得し、当該取得した液滴汚染量ＡＤＲＯＰをウェハ汚染密度ＤＷＡＦＥＲとする。
【０１１９】
その他の構成は、前述した第１の形態と同じである。
【０１２０】
以上説明した本発明の第２の形態によれば、半導体検出器２８の２次元感度分布に基づいて、検量線またはウェハ強度ＩＷＡＦＥＲが補正されるため、正確なウェハ汚染密度ＤＷＡＦＥＲを得ることができる。その結果、全反射蛍光Ｘ線分析の絶対校正が可能となる。
【０１２１】
（第３の形態）
本発明の第３の形態は、Ｘ線の入射角依存性と半導体検出器の感度分布との双方を考慮して、半導体ウェハの汚染密度を測定する発明である。
【０１２２】
前述したように、局部汚染試料と全面汚染試料とでは、Ｘ線の入射角依存性および半導体検出器の感度分布が異なる。
【０１２３】
従って、真に正確な汚染密度を求めるには、Ｘ線の入射角依存性の差と半導体検出器の感度分布の差の両方を考慮して、検量線を適用することが望ましい。
【０１２４】
本発明の第３の形態は、上記観点から構成された発明であり、全反射蛍光Ｘ線分析の絶対校正を好適に実現する技術を提供する。
【０１２５】
図２０は、本発明の第３の形態に係る汚染濃度測定方法の第１の工程を示す工程図である。同図に示すように、本発明の第３の形態では、第１の形態の構成を利用して、相対関係αを算出する。
【０１２６】
図２１は、本発明の第３の形態に係る汚染濃度測定方法の第２の工程を示す工程図である。同図に示すように、本発明の第３の形態では、第２の形態の構成を利用して、有効開口面積Ｗを算出する。
【０１２７】
以下、図２０に基づいて、本発明の第３の形態の構成を説明する。
【０１２８】
ウェハ汚染密度決定工程Ｓ３２は、検量線作成工程Ｓ１２が作成した検量線と、相対関係算出工程Ｓ２０が算出した相対関係αと、ウェハ強度検出工程Ｓ２２が検出したウェハ強度ＩＷＡＦＥＲと、有効開口面積算出工程Ｓ３０が算出した有効開口面積Ｗとを用いて、ウェハ汚染密度ＤＷＡＦＥＲを決定する。ウェハ汚染密度ＤＷＡＦＥＲの決定は、相対関係αと有効開口面積Ｗとを用いて検量線を補正するかまたはウェハ強度ＩＷＡＦＥＲを補正することにより行う。
【０１２９】
相対関係α有効開口面積Ｗとを用いて検量線を補正する場合には、相対関係算出工程Ｓ２０は、
（式１）
0004039754.tif 000020
α：相対関係、αＩＡＰ：全面試料特性、αＤＲＯＰ：局部試料特性
上式を実行して、相対関係αを算出する。
【０１３０】
ウェハ汚染密度決定工程Ｓ３２は、
（式２）
0004039754.tif 000021
Ｉ：補正強度、α：相対関係、ＩＤＲＯＰ：局部試料強度
上式を実行して、図４に示す検量線の縦軸である局部試料強度ＩＤＲＯＰを補正強度Ｉに変換するとともに、
（式５）
0004039754.tif 000022
ＤＤＲＯＰ：液滴汚染密度、ＡＤＲＯＰ：液滴汚染量、Ｗ：有効開口面積
上式を実行して、検量線の液滴汚染量ＡＤＲＯＰを液滴汚染密度ＤＤＲＯＰに変換し、ウェハ強度ＩＷＡＦＥＲを検量線の局部試料強度ＩＤＲＯＰに当てはめて、該当する液滴汚染密度ＤＤＲＯＰを取得し、該取得した液滴汚染密度ＤＤＲＯＰをウェハ汚染密度ＤＷＡＦＥＲとする。
【０１３１】
相対関係αおよび有効開口面積Ｗを用いてウェハ強度ＩＷＡＦＥＲを補正する場合には、相対関係算出工程Ｓ２０は、
（式３）
0004039754.tif 000023
α：相対関係、αＤＲＯＰ：局部試料特性、αＩＡＰ：全面試料特性
上式を実行して、相対関係αを算出する。
【０１３２】
ウェハ汚染密度決定工程Ｓ３２は、
（式８）
0004039754.tif 000024
Ｉ：補正強度、α：相対関係、ＩＷＡＦＥＲ：ウェハ強度、有効開口面積
上式を実行して、ウェハ強度ＩＷＡＦＥＲを補正強度Ｉに変換し、該補正強度Ｉを図４に示す検量線の局部試料強度ＩＤＲＯＰに当てはめて、該当する液滴汚染量ＡＤＲＯＰを取得し、当該取得した液滴汚染量ＡＤＲＯＰをウェハ汚染密度ＤＷＡＦＥＲとする。
【０１３３】
以上説明した本発明の第３の形態によれば、局部汚染試料１６と全面汚染試料２４のＸ線入射角依存性の差と、半導体検出器２８の感度分布の差とが両方考慮されるため、ウェハ汚染密度ＤＷＡＦＥＲをより正確に求めることができる。
【実施例】
以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
【０１３４】
（実施例の要約）
全面汚染試料と局部汚染試料の高角における蛍光Ｘ線強度を規格化して相対関係αを求めるとともに（図１０参照）、半導体検出器のＸ軸分布とＹ軸分布を測定して該半導体検出器の有効開口面積Ｗを求め（図１７参照）、これらの値を使用して検量線または半導体検出器のカウントを適切に補正する。
【０１３５】
（好適な実施例）
まず、図２に示すような局部汚染試料を以下の手順で作製する。
【０１３６】
（１）局部汚染試料の基体となる半導体ウェハをキャリアに装填する。
【０１３７】
（２）前記キャリアをフッ化水素酸を入れたビーカーとともに密閉容器に収容し、１〜３時間程度放置する。これによって、半導体ウェハの表面に存在する自然酸化膜が分解し、該半導体ウェハに疎水面が形成される。
【０１３８】
（３）原子吸光用の標準液を希釈して１００（１〜１０００ＰＰｂ）程度の汚染液を調製し、マイクロピペットを使用して、前記疎水面に１０（１〜１００）マイクロリットル程度滴下する。
【０１３９】
（４）汚染液の濃度を変化させて、上記ステップ３を繰り返し、半導体ウェハの疎水面上に複数の汚染液を滴下する。
【０１４０】
（５）複数の汚染液が滴下された半導体ウェハをクリーンドラフト（クリーンブース）に収容し、自然乾燥させる。これにより、汚染液が乾燥して０．１〜１０ｍｍ直径の汚染痕が半導体ウェハの表面上に形成される。
【０１４１】
次に、上記手順で作製した局部汚染試料を用いて、検量線を作成する。検量線の作成は以下の手順で行う。
【０１４２】
（１）局部汚染試料の表面に形成した各汚染痕に対し、０．０５°の入射角でＸ線を照射して、該各汚染痕から得られた蛍光Ｘ線強度を検出する。
【０１４３】
（２）上記ステップで検出した蛍光Ｘ線強度を縦軸に、各汚染痕の汚染量を横軸にプロットし、図４に示すような検量線を作成する。
【０１４４】
次に、局部汚染試料のＸ線入射角依存性を測定する。局部汚染試料の入射角依存性の測定は、以下のステップで行う。
【０１４５】
（１）局部汚染試料に形成された汚染痕の直上に半導体検出器を配置し、アングルスキャンによって、０°〜０．３°の範囲でＸ線を照射しながら、発生した蛍光Ｘ線の強度を検出する。
【０１４６】
（２）上記ステップで検出した値を用いて、図６に示すようなグラフを作成し、局部試料特性αＤＲＯＰを求める。
【０１４７】
次に、図７に示すような全面汚染試料を以下の手順で作製する。
【０１４８】
（１）Ｘ線入射角依存性を測定した局部汚染試料の汚染痕と同一濃度の汚染溶液を調製する。
【０１４９】
（２）上記ステップで調製した汚染溶液に、全面汚染試料の基体となる半導体ウェハを浸漬する。
【０１５０】
次に、上記のようにして作製した全面汚染試料のＸ線入射角依存性を測定する。全面汚染試料の入射角依存性の測定は、以下のステップで行う。
【０１５１】
（１）全面汚染試料の直上に半導体検出器を配置し、アングルスキャンによって、０°〜０．３°の範囲でＸ線を照射しながら、発生した蛍光Ｘ線の強度を検出する。
【０１５２】
（２）上記ステップで検出した値を用いて、図９に示すようなグラフを作成し、全面試料特性αＩＡＰを求める。
【０１５３】
次に、局部汚染試料と全面汚染試料の相対関係αを導出する。相対関係αの導出は、以下の手順で実行する。
【０１５４】
（１）局部試料特性αＤＲＯＰと全面試料特性αＩＡＰを任意の比率で規格化し、高角領域で一致させて、図１０に示すようなグラフを作成する。
【０１５５】
（２）上記ステップで作成したグラフの入射角が０．０５°における局部試料特性αＤＲＯＰと全面試料特性αＩＡＰの比率を求めて、これを相対関係αとする。
【０１５６】
次に、半導体検出器の有効開口面積Ｗを以下の手順で求める。
【０１５７】
（１）局部汚染試料に形成された汚染痕の直上に半導体検出器を配置し、該汚染痕に０．０５°の入射角でＸ線を照射して、該各汚染痕から得られた蛍光Ｘ線強度を検出する。
【０１５８】
（２）半導体検出器または局部汚染試料をＸの照射方向と平行方向（Ｘ軸方向）に移動させながら、上記ステップを繰り返して、図１４に示すようなグラフを作成する。このときの移動範囲は、半導体検出器の開口径（例えば、２ｃｍ）を含む範囲とする。
【０１５９】
（３）半導体検出器または局部汚染試料をＸの照射方向と直行方向（Ｙ軸方向）に移動させながら、上記ステップ１を繰り返して、図１６に示すようなグラフを作成する。このときの移動範囲も、半導体検出器の開口径（例えば、２ｃｍ）を含む範囲とする。
【０１６０】
（４）ステップ２で作成したグラフと、ステップ３で作成したグラフのピークを１として規格化し、図１７に示すようなグラフを作成する。
【０１６１】
（５）上記ステップ４で作成した規格化後のグラフを３次元に展開し、図１８に示すような３次元プロファイルを作成する。
【０１６２】
（６）上記ステップ１で作成した３次元プロファイルの体積を楕円近似（式７）で算出し、その結果を半導体検出器の有効開口面積Ｗとする。
【０１６３】
次に、被検査対象となる半導体ウェハの汚染密度を以下の手順で決定する。
【０１６４】
（１）上述した手順を実行することによって得られた相対関係αを用いて、検量線の縦軸を補正する。
【０１６５】
（２）上述した手順を実行することによって得られた有効開口面積Ｗを用いて、検量線の横軸を補正する。
【０１６６】
（３）被検査対象となる半導体ウェハに０．０５°の入射角でＸ線を照射して、該半導体ウェハから得られた蛍光Ｘ線強度を検出する。
【０１６７】
（４）上記ステップ３で検出した蛍光Ｘ線強度を上記ステップ２およびステップ３で補正した検量線に当てはめて、該半導体ウェハの汚染密度を決定する。
【０１６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ウェハ汚染量の簡易かつ正確な測定に有効な半導体ウェハの汚染量測定方法および汚染密度測定方法並びに局部汚染試料の作製方法を提供することができる。
【０１６９】
また、本発明の第１の形態によれば、全面汚染状態での蛍光Ｘ線強度と局部汚染状態での蛍光Ｘ線強度とが関連づけられるため、局部汚染試料１６で作成した信頼性の高い検量線が使用できる。その結果、全反射蛍光Ｘ線分析の絶対校正が可能となる。
【０１７０】
また、本発明の第２の形態によれば、半導体検出器２８の２次元感度分布に基づいて、検量線またはウェハ強度ＩＷＡＦＥＲが補正されるため、正確なウェハ汚染密度ＤＷＡＦＥＲを得ることができる。その結果、全反射蛍光Ｘ線分析の絶対校正が可能となる。
【０１７１】
また、本発明の第３の形態によれば、局部汚染試料１６と全面汚染試料２４のＸ線入射角依存性の差と、半導体検出器２８の感度分布の差とが両方考慮されるため、ウェハ汚染密度ＤＷＡＦＥＲをより正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の形態に係る半導体ウェハの汚染量測定方法の構成を示す工程図である。
【図２】図１に示す局部汚染試料作製工程Ｓ１０が実行する局部汚染試料１６の作製動作を示す動作説明図である。
【図３】図１に示す検量線作成工程Ｓ１２が実行する蛍光Ｘ線強度の検出動作を示す動作説明図である。
【図４】図１に示す検量線作成工程Ｓ１２が作成した検量線の一例を示すグラフである。
【図５】図１に示す局部試料強度分布測定工程Ｓ１４が実行する局部試料強度分布ＩＤＲＯＰ（θ）の測定動作を示す動作説明図である。
【図６】図１に示す局部試料強度分布測定工程Ｓ１４が測定した局部試料強度分布ＩＤＲＯＰ（θ）の一例を示すグラフである。
【図７】図１に示す全面汚染試料作製工程Ｓ１６が実行する全面汚染試料２４の作製動作を示す動作説明図である。
【図８】図１に示す全面試料強度分布測定工程Ｓ１８が実行する全面試料強度分布ＩＩＡＰ（θ）の測定動作を示す動作説明図である。
【図９】図１に示す全面試料強度分布測定工程Ｓ１８が測定した全面試料強度分布ＩＩＡＰ（θ）の一例を示すグラフである。
【図１０】図１に示す規格化工程Ｓ１９が導出した局部試料特性αＤＲＯＰおよび全面試料特性αＩＡＰと、図１に示す相対関係算出工程Ｓ２０が算出した相対関係αの一例を示すグラフである。
【図１１】図１に示すウェハ強度検出工程Ｓ２２が実行するウェハ強度ＩＷＡＦＥＲの検出動作を示す動作説明図である。
【図１２】本発明の第２の形態に係る半導体ウェハの汚染密度測定方法の構成を示す工程図である。
【図１３】図１２に示すＸ軸強度分布測定工程Ｓ２６が実行するＸ軸強度分布Ｉ（Ｘ）の測定動作を示す動作説明図である。
【図１４】図１２に示すＸ軸強度分布測定工程Ｓ２６が測定したＸ軸強度分布Ｉ（Ｘ）の一例を示すグラフである。
【図１５】図１２に示すＹ軸強度分布測定工程Ｓ２８が実行するＹ軸強度分布Ｉ（Ｙ）の測定動作を示す動作説明図である。
【図１６】図１２に示すＹ軸強度分布測定工程Ｓ２８が測定したＹ軸強度分布Ｉ（Ｙ）の一例を示すグラフである。
【図１７】図１２に示す有効開口面積算出工程Ｓ３０がＸ軸強度分布Ｉ（Ｘ）とＹ軸強度分布Ｉ（Ｙ）を規格化した状態を示すグラフである。
【図１８】図１２に示す有効開口面積算出工程Ｓ３０が作成した３次元プロファイル３４の構成を示すグラフである。
【図１９】図１８に示す３次元プロファイル３４の等高線の構成を示す概念図である。
【図２０】本発明の第３の形態に係る汚染濃度測定方法の第１の工程を示す工程図である。
【図２１】本発明の第３の形態に係る汚染濃度測定方法の第２の工程を示す工程図である。
【符号の説明】
１０…第１の半導体基板、１２…汚染液滴、１４…汚染痕、１６…局部汚染試料、１８…第２の半導体基板、２０…汚染溶液、２２…汚染層、２４…全面汚染試料、２６…半導体ウェハ、２８…半導体検出器、３０…蛍光Ｘ線、３２…Ｘ線、３４…３次元プロファイル、Ｓ１０…局部汚染試料作製工程、Ｓ１２…検量線作成工程、Ｓ１４…局部試料強度分布測定工程、Ｓ１６…全面汚染試料作製工程、Ｓ１８…全面試料強度分布測定工程、Ｓ１９…規格化工程、Ｓ２０…相対関係算出工程、Ｓ２２…ウェハ強度検出工程、Ｓ２４…ウェハ汚染量決定工程、Ｓ２６…Ｘ軸強度分布測定工程、Ｓ２８…Ｙ軸強度分布測定工程、Ｓ３０…有効開口面積算出工程、Ｓ３２…ウェハ汚染密度決定工程、ＡＤＲＯＰ…液滴汚染量、ＡＷＡＦＥＲ…ウェハ汚染量、ＤＤＲＯＰ…液滴汚染密度、ＤＷＡＦＥＲ…ウェハ汚染密度、Ｉ…補正強度、ＩＤＲＯＰ…局部試料強度、ＩＤＲＯＰ（θ）…局部試料強度分布、ＩＩＡＰ…全面試料強度、ＩＩＡＰ（θ）…全面試料強度分布、ＩＷＡＦＥＲ…ウェハ強度、Ｉ（Ｘ）…Ｘ軸強度分布、Ｉ（Ｙ）…Ｙ軸強度分布、ＲＨ…高角領域、ＲＬ…低角領域、Ｗ…有効開口面積、α…相対関係、αＤＲＯＰ…局部試料特性、αＩＡＰ…全面試料特性、θ…入射角
【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】
0004039754.tif 000053
【図１９】
0004039754.tif 000054
【図２０】
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【図２１】
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