JP2974395B2 - Impurity measuring device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、特に半導体ウェーハ上に吸着した不純物を
測定する際の不純物測定装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention particularly relates to an impurity measuring device for measuring impurities adsorbed on a semiconductor wafer.
（従来の技術） 従来、半導体装置の製造プロセスにおいて、有機物や
ガス分子等の吸着不純物による汚染は、金属等による汚
染と同様に、制御すべく対象の一つであることは周知の
事実である。そのため、Si（シリコン）ウェーハ表面上
に吸着した不純物を、高感度かつ簡便に測定することが
必須となる。例えば、有機物測定については、従来、オ
ージェ電子分光法、二次イオン質量分析法、フーリエ変
換赤外分光光度法等のビームアナリシスや、接触角法等
の測定方法が用いられていた。ところが、これら測定方
法は、感度、精度、操作性等が良くないという欠点があ
った。そこで、以前から、Siウェーハ上の有機物の測定
方法として、Siウェーハを加熱することにより、Siウェ
ーハ表面上の有機物を昇温、離脱させ、ガスクロマトロ
グラフやガスクロマトログラフ質量分析装置等で高感度
に測定する方法が開発されている。(Prior Art) Conventionally, in a semiconductor device manufacturing process, it is a well-known fact that contamination by adsorbed impurities such as organic substances and gas molecules is one of the objects to be controlled, similarly to contamination by metals and the like. . Therefore, it is essential to easily and easily measure the impurities adsorbed on the surface of the Si (silicon) wafer. For example, for the measurement of organic substances, beam analysis such as Auger electron spectroscopy, secondary ion mass spectrometry, Fourier transform infrared spectroscopy, and contact angle method have been used. However, these measurement methods have a drawback that sensitivity, accuracy, operability and the like are not good. Therefore, as a method of measuring organic substances on a Si wafer, the temperature of organic substances on the Si wafer surface has been raised and released by heating the Si wafer, and high sensitivity has been achieved with a gas chromatograph or gas chromatograph mass spectrometer. Measurement methods have been developed.
第４図は、従来の不純物測定装置の一例を示すもので
ある。FIG. 4 shows an example of a conventional impurity measuring device.
箱状のセル１には、試料ウェーハ２が収納されてい
る。セル１の周囲には、加熱部（例えば電気炉）３が配
置されている。試料ウェーハ２上の有機物は、この加熱
部３によって昇温し、試料ウェーハ２から離脱する。セ
ル１には、キャリアガス４の導入口が設けられている。
キャリアガス４は、キャリアガス供給部５から前記導入
口を介してセル１内へ供給される。また、セル１には、
キャリアガス４の排出口が設けられている。よって、試
料ウェーハ２から離脱した不純物は、このキャリアガス
４によって、前記排出口を通り検出器６に送られる。検
出器６では、有機物濃度の測定が行われる。なお、検出
器６には、一般に、試料ウェーハ２から離脱した有機物
を濃縮する濃縮機能が備えられている。A sample wafer 2 is stored in the box-shaped cell 1. A heating unit (for example, an electric furnace) 3 is arranged around the cell 1. The organic matter on the sample wafer 2 is heated by the heating unit 3 and is separated from the sample wafer 2. The cell 1 is provided with an inlet for the carrier gas 4.
The carrier gas 4 is supplied from the carrier gas supply unit 5 into the cell 1 through the inlet. In cell 1,
An outlet for the carrier gas 4 is provided. Therefore, the impurities released from the sample wafer 2 are sent to the detector 6 through the outlet by the carrier gas 4. The detector 6 measures an organic substance concentration. In addition, the detector 6 generally has a concentration function of concentrating organic substances separated from the sample wafer 2.
しかしながら、上記構成の不純物測定装置では、キャ
リアガス４は、試料ウェーハ２の両面に接触するため、
その両面から離脱した不純物が検出器６に送り込まれる
こととなる。即ち、試料ウェーハ２の片面（主表面）の
みの測定や、部分的測定が不可能であるという欠点があ
る。つまり、従来の不純物測定装置では、測定面内にお
ける有機物の分布はおろか、片面内での正規な量さえも
測定できないため、製造プロセスにおいて現実的なウェ
ーハの清浄度を把握することが困難であった。However, in the impurity measuring device having the above configuration, since the carrier gas 4 comes into contact with both surfaces of the sample wafer 2,
The impurities released from both surfaces are sent to the detector 6. That is, there is a disadvantage that measurement on only one side (main surface) of the sample wafer 2 or partial measurement is impossible. In other words, with the conventional impurity measuring apparatus, it is difficult to measure the distribution of organic substances on the measurement surface or even the normal amount on one surface, so it is difficult to grasp the actual cleanliness of the wafer in the manufacturing process. Was.
（発明が解決しようとする課題） このように、従来の不純物測定装置では、キャリアガ
スが試料ウェーハの両面に接触していたため、その両面
から離脱した不純物が検出器に送り込まれ、ウェーハ表
面の精密な測定が不可能となる欠点があった。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional impurity measuring device, since the carrier gas is in contact with both surfaces of the sample wafer, impurities released from both surfaces are sent to the detector, and the precision of the wafer surface is reduced. There is a disadvantage that it is impossible to perform an accurate measurement.
本発明は、上記欠点を解決すべくなされたものであ
り、半導体ウェーハ上の任意の領域の不純物を高感度か
つ簡便に測定することができる不純物測定装置を提供す
ることを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned drawbacks, and an object of the present invention is to provide an impurity measuring device capable of easily and easily measuring impurities in an arbitrary region on a semiconductor wafer.
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の不純物測定装置
は、試料が載置され、かつ前記試料上の任意の領域に選
択的にキャリアガスを接触させることが可能な構造を有
するセル部と、前記試料上の任意の領域に吸着した不純
物を加熱するための加熱部と、前記セル部にキャリアガ
スを供給するためのキャリアガス供給部と、加熱により
前記試料上の任意の領域から離脱した不純物を検出する
ための検出部とを具備し、前記セル部は、試料が載置さ
れる載置部と、キャリアガスの通路となる蓋部とからな
り、前記蓋部は、前記試料の非測定領域を覆うことがで
きる構造を有している。前記載置部には、前記試料を吸
引しかつ前記試料の非測定領域から離脱する不純物を除
去するための、及び前記蓋部を前記載置部に完全に結合
させるための真空管が設けられている。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, an impurity measuring apparatus according to the present invention comprises a sample, and a carrier gas selectively in an arbitrary region on the sample. A cell unit having a structure capable of contacting the sample, a heating unit for heating impurities adsorbed to an arbitrary region on the sample, and a carrier gas supply unit for supplying a carrier gas to the cell unit. A detecting unit for detecting impurities released from an arbitrary region on the sample by heating, wherein the cell unit includes a mounting unit on which the sample is mounted, and a lid unit serving as a carrier gas passage. And the lid has a structure capable of covering the non-measurement region of the sample. The mounting unit is provided with a vacuum tube for aspirating the sample and removing impurities detached from the non-measurement region of the sample, and for completely coupling the lid unit to the mounting unit. I have.
前記加熱部には、電気炉又は赤外線炉が使用される。 An electric furnace or an infrared furnace is used for the heating unit.
前記検出部には、大気圧質量分析装置又はガスクロマ
トグラフ又はガスクロマトグラフ質量分析装置が使用さ
れる。An atmospheric pressure mass spectrometer, a gas chromatograph, or a gas chromatograph mass spectrometer is used for the detection unit.
（作用） このような構成によれば、試料表面上の測定領域のみ
に選択的にキャリアガスを接触させることが可能なセル
部を有しているため、試料表面上の任意の領域の不純物
の測定を高感度かつ簡便に行うことができる。(Operation) According to such a configuration, since the cell portion capable of selectively bringing the carrier gas into contact with only the measurement region on the sample surface is provided, impurities in an arbitrary region on the sample surface can be removed. The measurement can be performed easily and with high sensitivity.
なお、前記加熱部には電気炉又は赤外線炉を使用し、
前記検出部には大気圧質量分析装置又はガスクロマトグ
ラフ又はガスクロマトグラフ質量分析装置を使用するの
が、効果的である。In addition, an electric furnace or an infrared furnace is used for the heating unit,
It is effective to use an atmospheric pressure mass spectrometer, a gas chromatograph, or a gas chromatograph mass spectrometer for the detection unit.
（実施例） 以下、図面を参照しながら本発明の一実施例について
詳細に説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図は、本発明の一実施例に係わる不純物測定装置
の基本構成を示すものである。FIG. 1 shows a basic configuration of an impurity measuring apparatus according to one embodiment of the present invention.
11は、Siウェーハ（試料）12が保持、収納されるセル
部である。このセル部11は、Siウェーハ12表面上の任意
の領域（測定領域）のみに選択的にキャリアガス13を接
触させることが可能な構造を有している。つまり、セル
部11は、Siウェーハ12が載置される載置部11Aとキャリ
アガス13の通路となる蓋部11Bとからなる。Siウェーハ1
2の裏面（非測定領域）は、載置部11Aに完全に接触する
ようになっている。また、載置部11Aには、Siウェーハ1
2の裏面及び蓋部11Bとの接触面をそれぞれ吸引するため
の真空管14が設けられている。真空管14は、例えば真空
ポンプ15に接続されている。これにより、Siウェーハ12
の裏面にキャリアガス13が接触することなく、又、その
裏面から離脱する不純物を排気することができる。ま
た、載置部11Aと蓋部11Bとを完全に結合させることが可
能となる。蓋部11Bには、キャリアガス13の導入口及び
排出口が設けられている。導入口は、セル部11内へキャ
リアガス13を供給するためのキャリアガス供給部16に接
続されている。排出口は、キャリアガス13に含まれる不
純物を検出するための検出部17に接続されている。な
お、検出部17は、例えば不純物トラップ管や濃縮カラム
等の濃縮装置を備えている。セル部11の上部には、Siウ
ェーハ12を加熱し、Siウェーハ12上から不純物を離脱さ
せるための加熱部（例えば電気炉、赤外線炉等）18が設
けられている。Numeral 11 denotes a cell section in which a Si wafer (sample) 12 is held and stored. The cell section 11 has a structure that allows the carrier gas 13 to selectively contact only an arbitrary area (measurement area) on the surface of the Si wafer 12. In other words, the cell section 11 includes a mounting section 11A on which the Si wafer 12 is mounted and a lid section 11B serving as a passage for the carrier gas 13. Si wafer 1
The back surface (non-measurement area) of 2 is completely in contact with the mounting portion 11A. The mounting section 11A has a Si wafer 1
Vacuum tubes 14 for sucking the back surface of the second and the contact surface with the lid 11B are provided. The vacuum tube 14 is connected to a vacuum pump 15, for example. As a result, the Si wafer 12
The carrier gas 13 does not come into contact with the back surface of the substrate, and impurities released from the back surface can be exhausted. In addition, it becomes possible to completely couple the mounting portion 11A and the lid portion 11B. The lid 11B is provided with an inlet and an outlet for the carrier gas 13. The inlet is connected to a carrier gas supply unit 16 for supplying a carrier gas 13 into the cell unit 11. The outlet is connected to a detector 17 for detecting impurities contained in the carrier gas 13. The detecting unit 17 includes a concentrating device such as an impurity trap tube and a concentrating column. A heating section (for example, an electric furnace, an infrared furnace, etc.) 18 for heating the Si wafer 12 and removing impurities from the Si wafer 12 is provided above the cell section 11.
次に、上記不純物測定装置を用いて、Siウェーハ12上
の任意の領域の不純物を高感度かつ簡便に測定する方法
について説明する。Next, a method for easily and simply measuring impurities in an arbitrary region on the Si wafer 12 using the above impurity measuring device will be described.
まず、セル部11の載置部11Aに、試料となるSiウェー
ハ12を測定面を上にして載置する。また、セル部11の蓋
部11Bを載置部11A上に配置すると共に、真空ポンプ15に
よって、Siウェーハ12と蓋部11Bとを載置部11Aに吸着す
る。この後、キャリアガス供給部16により精製されたキ
ャリアガスとしてのヘリウムガスをセル部11内へ流し込
む。このヘリウムガスは、セル部11内のSiウェーハ12の
測定面に接触する。また、Siウェーハ12がセル部11上の
加熱部18により加熱されるため、不純物はSiウェーハ12
の測定面上から離脱する。また、離脱した不純物は、ヘ
リウムガスにより検出部17に導かれ、不純物の検出が行
われる。ここで、検出部17は、例えば大気圧質量分析装
置、ガスクロマトグラフ、ガスクロマトグラフ質量分析
装置等の分析装置を備えている。なお、検出部17におい
て、これら分析装置の手前に、不純物トラップ管や濃縮
カラム等の濃縮装置を備えているような構成でもよい。
濃縮装置を備えた構成にすると、測定する不純物や分析
装置の種類によっては、濃縮効果によりさらに高感度化
させることができるからである。First, a Si wafer 12 to be a sample is placed on the placement unit 11A of the cell unit 11 with the measurement surface facing up. In addition, the lid 11B of the cell unit 11 is arranged on the receiver 11A, and the Si wafer 12 and the lid 11B are sucked to the receiver 11A by the vacuum pump 15. Thereafter, a helium gas as a carrier gas purified by the carrier gas supply unit 16 flows into the cell unit 11. This helium gas comes into contact with the measurement surface of the Si wafer 12 in the cell section 11. Further, since the Si wafer 12 is heated by the heating unit 18 on the cell unit 11, impurities
From the measuring surface. The separated impurities are guided to the detection unit 17 by the helium gas, and the impurities are detected. Here, the detection unit 17 includes an analyzer such as an atmospheric pressure mass spectrometer, a gas chromatograph, and a gas chromatograph mass spectrometer. Note that the detection unit 17 may be configured such that a concentration device such as an impurity trap tube or a concentration column is provided in front of these analyzers.
This is because, if a configuration including a concentrating device is used, the sensitivity can be further increased by the concentrating effect depending on the impurity to be measured and the type of the analyzing device.
上記不純物測定装置によれば、Siウェーハ12の片面の
みの測定を行う場合に、その裏面からの影響を受けるこ
とがなくなる。従って、半導体ウェーハの主要な面のみ
の不純物を高感度かつ簡便に測定することができる。According to the impurity measuring device, when measuring only one surface of the Si wafer 12, there is no influence from the back surface. Therefore, impurities on only the main surface of the semiconductor wafer can be easily measured with high sensitivity.
第２図及び第３図は、それぞれ本発明の他の実施例に
係わる不純物測定装置の主要部の概略を示している。ま
た、第４図は、前記第２図及び第３図の不純物測定装置
においてSiウェーハ12を測定面側からみたものを示して
いる。FIGS. 2 and 3 schematically show the main parts of an impurity measuring apparatus according to another embodiment of the present invention. FIG. 4 shows the impurity measuring apparatus shown in FIGS. 2 and 3 when the Si wafer 12 is viewed from the measurement surface side.
これらの実施例では、上記第１図に示すセル部11の構
造を変形し、半導体ウェーハ上の任意の領域の不純物を
高感度かつ簡便に測定することができるようにしたもの
である。つまり、第２図に示すセル部11では、Siウェー
ハ12上の測定領域以外の領域を蓋部11Bの一部で覆うよ
うな構造にしている。従って、Siウェーハ12の一主表面
内を、測定領域と非測定領域とに分け、非測定領域を蓋
部11Bの一部で覆うことにより、非測定領域にはキャリ
アガスを接触させなくすることが可能である。また、第
３図に示すセル部11では、Siウェーハ12が、セル部11の
内部（キャリアガスの通路）とその外部との境になって
いる。言い換えれば、Siウェーハ12がセル部11の蓋とな
っているものである。従って、Siウェーハ12は、セル部
11上に載置され固定部材11Cによって固定される。この
ため、簡単な構成で、半導体ウェーハ上の任意の領域の
不純物を高感度かつ簡便に測定することができる。In these embodiments, the structure of the cell portion 11 shown in FIG. 1 is modified so that impurities in an arbitrary region on a semiconductor wafer can be measured with high sensitivity and in a simple manner. That is, the cell portion 11 shown in FIG. 2 has a structure in which a region other than the measurement region on the Si wafer 12 is covered with a part of the lid portion 11B. Therefore, the inside of one main surface of the Si wafer 12 is divided into a measurement region and a non-measurement region, and the non-measurement region is covered with a part of the lid portion 11B so that the carrier gas does not contact the non-measurement region. Is possible. Further, in the cell portion 11 shown in FIG. 3, the Si wafer 12 is a boundary between the inside (the passage of the carrier gas) of the cell portion 11 and the outside. In other words, the Si wafer 12 serves as the lid of the cell unit 11. Therefore, the Si wafer 12
It is placed on 11 and fixed by a fixing member 11C. Therefore, with a simple configuration, impurities in an arbitrary region on a semiconductor wafer can be measured with high sensitivity and ease.
［発明の効果］ 以上、説明したように、本発明の不純物測定装置によ
れば、次のような効果を奏する。[Effects of the Invention] As described above, the impurity measuring device of the present invention has the following effects.
Siウェーハ表面上の測定領域のみに選択的にキャリア
ガスを接触させることが可能なセル部を有しているた
め、Siウェーハ表面上の任意の領域の不純物の測定を、
一連の装置の作用により高感度かつ簡便に測定すること
ができる。特に、最小測定領域〜80mm2（〜10mmφ）の
分解能で高精度、高感度に測定できるなど、Siウェーハ
の清浄度を迅速かつ正確に評価するのに極めて有効であ
り、半導体工業の発展の一助として資するところ大であ
る。Since it has a cell part that can selectively contact carrier gas only on the measurement area on the Si wafer surface, measurement of impurities in any area on the Si wafer surface can be performed.
Highly sensitive and simple measurement can be performed by the action of a series of devices. In particular, it is extremely effective for quick and accurate evaluation of the cleanliness of Si wafers, such as high-precision and high-sensitivity measurement with a resolution of the minimum measurement area of ~ 80 mm 2 (~ 10 mmφ), which helps the development of the semiconductor industry. It is a great place to contribute.
第１図は本発明の一実施例に係わる不純物測定装置を示
す一部切欠側面図、第２図及び第３図はそれぞれ本発明
の他の実施例に係わる不純物測定装置の主要部を示す断
面図、第４図は前記第２図及び第３図の不純物測定装置
においてSiウェーハ12を測定面側から見た平面図、第５
図は従来の不純物測定装置を示す一部切欠側面図であ
る。 11……セル部、11A……載置部、11B……蓋部、12……Si
ウェーハ、13……キャリアガス、14……吸引管、15……
真空ポンプ、16……キャリアガス供給部、17……検出
部、18……加熱部。FIG. 1 is a partially cutaway side view showing an impurity measuring device according to one embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views showing main parts of the impurity measuring device according to another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a plan view of the Si wafer 12 viewed from the measurement surface side in the impurity measuring apparatus of FIGS. 2 and 3, and FIG.
The figure is a partially cutaway side view showing a conventional impurity measuring device. 11… Cell part, 11A… Placement part, 11B… Lid part, 12… Si
Wafer, 13 Carrier gas, 14 Suction tube, 15
Vacuum pump, 16 Carrier gas supply unit, 17 Detection unit, 18 Heating unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/66 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/66
Claims (4)
領域に選択的にキャリアガスを接触させることが可能な
構造を有するセル部と、 前記試料上の任意の領域に吸着した不純物を加熱するた
めの加熱部と、 前記セル部にキャリアガスを供給するためのキャリアガ
ス供給部と、 加熱により前記試料上の任意の領域から離脱した不純物
を検出するための検出部とを具備し、 前記セル部は、試料が載置される載置部と、キャリアガ
スの通路となる蓋部とからなり、前記蓋部は、前記試料
の非測定領域を覆うことができる構造を有していること
を特徴とする不純物測定装置。1. A cell portion having a structure on which a sample is placed and which can selectively contact a carrier gas with an arbitrary region on the sample, and an impurity adsorbed on an arbitrary region on the sample. A heating unit for heating the sample, a carrier gas supply unit for supplying a carrier gas to the cell unit, and a detection unit for detecting impurities released from an arbitrary region on the sample by heating. The cell section includes a mounting section on which a sample is mounted, and a lid section serving as a carrier gas passage, and the lid section has a structure capable of covering a non-measurement area of the sample. An impurity measuring device.
記試料の非測定領域から離脱する不純物を除去するため
の、及び前記蓋部を前記載置部に完全に結合させるため
の真空管が設けられていることを特徴とする請求項１記
載の不純物測定装置。2. The apparatus according to claim 1, further comprising: a suction unit configured to aspirate the sample and remove impurities coming off the non-measurement area of the sample, and to completely connect the lid unit to the mounting unit. The impurity measuring device according to claim 1, further comprising a vacuum tube.
用されることを特徴とする請求項１記載の不純物測定装
置。3. An impurity measuring apparatus according to claim 1, wherein an electric furnace or an infrared furnace is used for said heating section.
ガスクロマトグラフ又はガスクロマトグラフ質量分析装
置が使用されることを特徴とする請求項１記載の不純物
測定装置。4. An impurity measuring apparatus according to claim 1, wherein an atmospheric pressure mass spectrometer, a gas chromatograph, or a gas chromatograph mass spectrometer is used as said detecting section.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2306078A JP2974395B2 (en) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | Impurity measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2306078A JP2974395B2 (en) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | Impurity measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04179251A JPH04179251A (en) | 1992-06-25 |
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Family Applications (1)
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| JP2306078A Expired - Lifetime JP2974395B2 (en) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | Impurity measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2003042951A (en) * | 2001-07-31 | 2003-02-13 | Fujitsu Ltd | Simple method for analyzing adsorbed gas component |
| JP2003098052A (en) * | 2001-09-21 | 2003-04-03 | Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd | Housing vessel for suction test piece |
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1990
- 1990-11-14 JP JP2306078A patent/JP2974395B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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