(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一基板上に存在する金属物質が、粒状およびフィルム状の２つの付着形態を有する分析用標準試料について、分析視野の範囲内に前記２つの付着形態を有する部位を存在させ、それぞれの部位が占める面積を変化させるように試料台を移動させ、移動した各位置においてＸ線の入射角度を変化させて測定を行うことを特徴とする分析用標準試料のデータ取得方法。
【請求項２】
同一基板上に存在する金属物質が、粒状およびフィルム状の２つの付着形態を有する分析用標準試料を用い、分析視野の範囲内に前記２つの付着形態を有する部位を存在させ、それぞれの部位が占める面積を変化させるように試料台を移動させ、移動した各位置においてＸ線の入射角度を変化させて複数の測定を行い、前記２つの付着形態を有する分析用標準試料のデータを取得し、その複数の分析用標準試料のデータの中から、未知試料のデータに最も類似したデータを選択し、選択された分析用標準試料のＸ線強度と未知試料のＸ線強度との関係から、未知試料の表面に存在する金属物質の量を決定することを特徴とするＸ線分析方法。
【請求項３】
基板表面に存在する被測定物に１次Ｘ線を照射するＸ線源と、この被測定物から発生した蛍光Ｘ線を検出する検出器と、被測定物と検出器との相対位置を変化させる位置調整手段と、１次Ｘ線を相異なる複数の入射角度で被測定物に照射する入射角調整手段とを備えた蛍光Ｘ線分析装置であって、被測定物と検出器との相対位置、１次Ｘ線の入射角度および蛍光Ｘ線の強度からなるデータを保存する記憶手段と、同一基板上に存在する金属物質が、粒状およびフィルム状の２つの付着形態を有する分析用標準試料と、前記位置調整手段によって分析視野の範囲内に前記２つの付着形態を有する部位を存在させ、それぞれの部位が占める面積を変化させるように試料台を移動させ、移動した各位置において前記Ｘ線源からのＸ線の入射角度を前記入射角調整手段によって変化させて分析用標準試料からの蛍光Ｘ線を前記検出器で検出して複数の測定を行い、前記２つの付着形態を有する分析用標準試料のデータを取得し、その取得したデータを前記記憶手段に保存した複数の分析用標準試料のデータの中から、未知試料のデータに最も類似したデータを選択する選択手段と、前記記憶手段に保存された分析用標準試料のＸ線強度と未知試料のＸ線強度との関係から、未知試料の表面に存在する金属物質の量を決定する決定手段とを備えた蛍光Ｘ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン基板のような半導体基板の試料の表面に存在する金属物質を蛍光Ｘ線分析法で定量分析するための検量線作成に用いられる分析用標準試料と、そのデータ取得方法、並びにこの標準試料を用いたＸ線分析方法および装置に関するものである。
ここで、金属物質とは、金属または金属元素の化合物のことをいう。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、シリコン基板のような半導体基板上に各種デバイスを配置した製品を製造する製造工程における基板表面の金属汚染管理に、全反射蛍光Ｘ線分析装置が用いられている。この装置を用いて、例えばシリコン基板のような試料の表面に１次Ｘ線を微小な所定の入射角度で照射し、試料表面に存在する例えば鉄、ニッケル、銅、亜鉛等の金属汚染物質から発生した蛍光Ｘ線強度を測定して分析する。
【０００３】
製造工程によって金属汚染物質の付着形態が変化する場合、全反射蛍光Ｘ線分析装置により測定される蛍光Ｘ線強度も付着形態の変化に応じて変化する。このため、正確な定量分析を行うためには、試料の付着形態に類似した標準試料を用いる必要がある。試料表面の付着形態としては、例えばフィルム状のもの、粒状のもの等がある。フィルム状の付着形態をもつ金属汚染分析用標準試料は、例えばスピンコート法や浸漬法を用いて作製され、粒状のものは、このフィルム状のものをフッ化水素雰囲気中で処理して粒状に変化させることにより、作製される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来においては、フィルム状、粒状といった複数の付着形態に応じて、複数の標準試料が必要となるので、標準試料の作製作業の負担が大きくなり、その試料管理も煩雑となる。また、従来は、フィルム状か粒状のいずれかの付着形態の標準試料だけで、フィルム状と粒状の中間的な付着形態の標準試料を得ることが困難であったため、この中間的な付着形態の試料についての定量分析が困難であった。
【０００５】
本発明は、前記の問題点を解決して、単品で複数の金属物質の付着形態を有することができる分析用標準試料のデータ取得方法、並びにこの標準試料を用いたＸ線分析方法および装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る分析用標準試料のデータ取得方法は、同一基板上に存在する金属物質が、粒状およびフィルム状の２つの付着形態を有する分析用標準試料について、分析視野の範囲内に前記２つの付着形態を有する部位を存在させ、それぞれの部位が占める面積を変化させるように試料台を移動させ、移動した各位置においてＸ線の入射角度を変化させて測定を行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、分析視野の範囲内に複数の付着形態を有する部位を存在させ、それぞれの部位が占める面積を変化させるように移動させて測定を行うことにより、単品の分析用標準試料だけで、容易に複数の付着形態のデータのみならず複数の試料の中間的付着形態のデータをも取得することができる。
【００１０】
本発明の請求項２に係るＸ線分析方法は、同一基板上に存在する金属物質が、粒状およびフィルム状の２つの付着形態を有する分析用標準試料を用い、分析視野の範囲内に前記２つの付着形態を有する部位を存在させ、それぞれの部位が占める面積を変化させるように試料台を移動させ、移動した各位置においてＸ線の入射角度を変化させて複数の測定を行い、前記２つの付着形態を有する分析用標準試料のデータを取得し、その複数の分析用標準試料のデータの中から、未知試料のデータに最も類似したデータを選択し、選択された分析用標準試料のＸ線強度と未知試料のＸ線強度との関係から、未知試料の表面に存在する金属物質の量を決定することを特徴とする。
ここで、前記「類似」とは、Ｘ線強度の入射角度依存性における類似を意味する。
【００１１】
本発明の請求項３に係る蛍光Ｘ線分析装置は、基板表面に存在する被測定物に１次Ｘ線を照射するＸ線源と、この被測定物から発生した蛍光Ｘ線を検出する検出器と、被測定物と検出器との相対位置を変化させる位置調整手段と、１次Ｘ線を相異なる複数の入射角度で被測定物に照射する入射角調整手段とを備えた蛍光Ｘ線分析装置であって、被測定物と検出器との相対位置、１次Ｘ線の入射角度および蛍光Ｘ線の強度からなるデータを保存する記憶手段と、同一基板上に存在する金属物質が、粒状およびフィルム状の２つの付着形態を有する分析用標準試料と、前記位置調整手段によって分析視野の範囲内に前記２つの付着形態を有する部位を存在させ、それぞれの部位が占める面積を変化させるように試料台を移動させ、移動した各位置において前記Ｘ線源からのＸ線の入射角度を前記入射角調整手段によって変化させて分析用標準試料からの蛍光Ｘ線を前記検出器で検出して複数の測定を行い、前記２つの付着形態を有する分析用標準試料のデータを取得し、その取得したデータを前記記憶手段に保存した複数の分析用標準試料のデータの中から、未知試料のデータに最も類似したデータを選択する選択手段と、前記記憶手段に保存された分析用標準試料のＸ線強度と未知試料のＸ線強度との関係から、未知試料の表面に存在する金属物質の量を決定する決定手段とを備えている。
【００１２】
本発明によれば、複数の分析用標準試料のデータの中から、未知試料のデータに最も類似したデータを選択するので、容易かつ正確に未知試料の表面に存在する金属物質の量を決定することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る金属汚染分析用標準試料の作製方法を示す。まず、例えばスピンコート法を用いて、シリコン基板２０の一方の主面の全体にニッケルのような金属汚染物質２３を塗布してフィルム状の付着形態を有する試料を作製する。シリコン基板２０の前記主面には酸化膜（ＳｉＯ2 ）２１が形成されている。そして、図１（ａ）のように、例えば、この試料の主面の半分をテフロン板のようなマスク材６０でマスクする。つぎに、この試料を、フッ化水素雰囲気に置換されたフッ素樹脂製の密閉ボックス（図示せず）中に数分間放置する。すると、マスクされなくてフッ化水素に曝された主面の半分では、基板表面上に付着している金属汚染物質は基板表面の酸化膜（ＳｉＯ2 ）２１とともに溶解して、基板表面に結露する。そして、基板を密閉ボックスから取り出し、大気中で乾燥させると、結露した物質が粒状に乾燥する。その粒径は０．１〜１０μｍ程度である。最後に、マスク材６０を取り除くと、図１（ｂ）のように、マスクされた領域Ｂでは金属汚染物質２３がフィルム状で存在し、マスクされていない領域Ａでは金属汚染物質２３が粒状で存在する、２つの試料付着形態を有する単品の金属汚染分析用標準試料が作製される。こうして得られた試料は、シリコン基板２０の主面に沿って分割された２つの領域を有しており、この例では、領域Ａ、Ｂはほぼ同一の面積を有しているが、一方の領域の面積が他方の領域の面積より大きくなるようにしてもよい。
【００１４】
なお、前記シリコン基板２０上の全領域または領域Ｂについて金属汚染物質を塗布（スピンコート）してフィルム状の付着形態としたのち、図２のように、金属汚染物質２３を含む溶液を領域Ａに滴下し、その溶液を乾燥させて粒状に変化させることにより、図１の金属汚染分析用標準試料と同様に、領域Ａでは金属汚染物質が粒状で存在し、領域Ｂでは金属汚染物質がフィルム状で存在する金属汚染分析用標準試料を作製してもよい。また、金属汚染物質を含む溶液を領域Ａに滴下する代わりに、金属汚染物質そのもの、例えば金属汚染物質がニッケルの場合は金属ニッケルやニッケル化合物の粒子を領域Ａに塗布することにより、同様の金属汚染分析用標準試料を作製するようにしてもよい。
【００１５】
前記のように作製された金属汚染分析用標準試料のデータ取得は、図３の全反射蛍光Ｘ線分析装置を用いて行われる。図３の装置は、Ｘ線を発生させるＸ線源２と、Ｘ線源２からのＸ線を回折させて単色化させ、得られた１次Ｘ線Ｂ１を試料台７０上のシリコン基板のような試料５０の表面（主面）に向かって微小な所定の入射角度（例えば、０．０５°〜０．２°）で入射させる分光結晶３と、試料５０表面に対向して、１次Ｘ線Ｂ１を受けた試料５０からの蛍光Ｘ線Ｂ３を検出する検出器４と、検出した蛍光Ｘ線を分析する波高分析器６とを備えており、試料５０の試料表面に存在する金属汚染物質から発生した蛍光Ｘ線Ｂ３を分析する。試料５０をのせる試料台７０には、それぞれ図示していないが、試料（被測定物）５０と検出器４との相対位置を変化させる位置調整手段、および１次Ｘ線Ｂ１を相異なる複数の入射角度で試料５０に照射する入射角調整手段が設けられており、試料５０に対して任意の入射角度および位置で１次Ｘ線Ｂ１が照射される。本装置は、さらに、装置全体を制御するコントローラ８および表示手段９を備えている。
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係る金属汚染分析用標準試料のデータ取得方法について説明する。まず、図３の全反射蛍光Ｘ線分析装置の試料台７０を移動させて、前記した金属汚染分析用標準試料をそれぞれ相異なる複数の測定位置、つまり検出器４の分析視野Ｅにおいて、１次Ｘ線Ｂ１を相異なる複数の入射角度で照射して蛍光Ｘ線Ｂ３の強度を測定する。１次Ｘ線Ｂ１の金属汚染分析用標準試料に対する照射スポットは例えば３０ｍｍ×５０ｍｍであり、測定位置（検出器４の分析視野）のエリアの例えば直径２０ｍｍより広くなっており、１次Ｘ線Ｂ１により測定位置のエリア内が十分に照射される。
【００１７】
前記複数の測定位置には、図４に示すように、分析視野の全てに領域Ａ（粒状）が位置するような中心座標を持つ測定位置Ｍ１、分析視野の全てに領域Ｂ（フィルム状）が位置するような中心座標を持つ測定位置Ｍ１１がある。この測定位置Ｍ１とＭ１１との間に、領域ＡおよびＢの割合を種々変化させた多数の測定位置Ｍ２〜Ｍ１０が含まれる。
【００１８】
各測定位置での測定結果を図５に示す。横軸は入射角度（°）、縦軸は蛍光Ｘ線強度（ｃｐｓ）である。測定位置Ｍ１における測定データは典型的な粒状試料のパターンであり、測定位置Ｍ１１における測定データは典型的なフィルム状試料のパターンである。測定位置Ｍ２〜Ｍ１０における測定データは粒状とフィルム状試料の中間的なパターンである。測定位置が測定位置Ｍ１に近づく程、より粒状に近いパターンとなり、測定位置Ｍ１１に近づく程、よりフィルム状に近いパターンとなる。前記金属汚染分析用標準試料の各測定位置におけるパターンは、検出器４の分析視野における粒状のエリアとフィルム状のエリアが占める面積の割合（すなわち、金属汚染物質粒子の個数）で決まる。
【００１９】
こうして、検出器４の分析視野の範囲内に複数の試料付着形態を有する部位を存在させ、それぞれの部位が占める面積を変化させるように移動させて測定を行うことにより、単品の金属汚染分析用標準試料だけで、容易に複数の付着形態のデータのみならず複数の試料の中間的付着形態のデータをも取得することができる。
【００２０】
つぎに、前記複数の試料付着形態を有する金属汚染分析用標準試料を用いた蛍光Ｘ線分析方法について説明する。
図３の全反射蛍光Ｘ線分析装置において、コントローラ８は、未知試料（被測定物）と検出器４との相対位置、１次Ｘ線Ｂ１の入射角度および蛍光Ｘ線Ｂ３の強度からなるデータを保存する記憶手段１２と、複数の金属汚染分析用標準試料のデータの中から、未知試料のデータに最も類似したデータを選択する選択手段１４と、金属汚染分析用標準試料のＸ線強度と未知試料のＸ線強度との関係から、未知試料の表面に存在する汚染物質の量を決定する決定手段１６とを備えている。
【００２１】
まず、前記金属汚染分析用標準試料、図５の測定データおよび中心座標のデータ表はユーザーに渡される。ユーザーは、上記と同様に図３の全反射蛍光Ｘ線分析装置を用いて、未知試料の入射角度を連続変化させた図５のような測定データを取得する。これら測定データは記憶手段１２に保存される。そして、選択手段１４により、予めユーザーに渡された図５の測定データと最も類似するような測定位置Ｍ１〜Ｍ１１を見つける。つぎに、決定手段１６により、その測定位置の中心座標を予めユーザーに渡した中心座標のデータ表から選んで、その中心座標位置で標準試料を測定し、検量線を作成する。この検量線を用いて蛍光Ｘ線分析法で未知試料の定量分析を行う。こうして、未知試料の表面に存在する汚染物質の量が決定される。また、この一連の作業は、パーソナルコンピュータ上で自動的に行うこともできる。
【００２２】
こうして、複数の金属汚染分析用標準試料のデータの中から、未知試料のデータに最も類似したデータを選択するので、容易かつ正確に未知試料の表面に存在する汚染物質の量を決定することができる。
【００２３】
なお、本分析用標準試料、そのデータ取得方法、Ｘ線分析方法および装置は、汚染分析用に限られるものではなく、品質管理分析、組成分析、物質調査分析、研究開発分析などにも用いられる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の一構成によれば、単品で複数の金属物質の付着形態を有する分析用標準試料を得ることができる。
本発明の他の構成によれば、単品の分析用標準試料だけで、容易に複数の付着形態のデータのみならず複数の試料の中間的付着形態のデータをも取得することができる。
本発明のさらに他の構成によれば、複数の分析用標準試料のデータの中から、未知試料のデータに最も類似したデータを選択するので、容易かつ正確に未知試料の表面に存在する金属物質の量を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る金属汚染分析用標準試料の作製方法を示す概略構成図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る金属汚染分析用標準試料の作製方法を示す概略構成図である。
【図３】本発明にかかる金属汚染分析用標準試料のデータ取得方法に用いられる全反射蛍光Ｘ線分析装置を示す概略構成図である。
【図４】金属汚染分析用標準試料の測定位置を示す平面図である。
【図５】金属汚染分析用標準試料の各測定位置における入射角度と蛍光Ｘ線強度との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
４…検出器、２０…シリコン基板、２３…金属汚染物質、５０…試料、６０…マスク、７０…試料台、Ｂ１…１次Ｘ線、Ｂ３…蛍光Ｘ線。
【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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