JP3341649B2 - High sensitivity detection method for Cu in silicon wafer bulk - Google Patents

High sensitivity detection method for Cu in silicon wafer bulk

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JP3341649B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ICやLSI等の
半導体装置を作製するのに使用されるシリコンウエーハ
に関して、特にはウエーハ製造工程や半導体装置の製造
工程でウエーハバルク内に混入する重金属不純物である
Cuを高感度に検出する能力を持つ検出方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon wafer used for manufacturing a semiconductor device such as an IC or an LSI, and more particularly to a heavy metal impurity mixed in a wafer bulk in a wafer manufacturing process or a semiconductor device manufacturing process. And a detection method having the ability to detect Cu with high sensitivity.

【0002】[0002]

【従来の技術】ウエーハ製造工程や半導体装置の製造工
程においては、鉄や銅、ニッケルといった重金属不純物
がウエーハ表面やバルク内に混入することがあり、これ
らの重金属が半導体デバイスの動作領域に存在する状態
になった場合には、半導体装置の動作を阻害することが
知られている。このようなバルク中の重金属不純物を分
析する方法としては、化学分析法や二次イオン質量分析
法等が用いられている。
2. Description of the Related Art In a wafer manufacturing process and a semiconductor device manufacturing process, heavy metal impurities such as iron, copper, and nickel may be mixed into a wafer surface or a bulk, and these heavy metals exist in an operation region of a semiconductor device. It is known that when a state occurs, the operation of the semiconductor device is hindered. As a method for analyzing heavy metal impurities in such a bulk, a chemical analysis method, a secondary ion mass spectrometry method, or the like is used.

【0003】これらのうち、化学分析法は基本的には試
料は溶液の場合に限られ、半導体ウエーハなどの固体試
料を評価するには、例えばウエーハ表面をHF溶液等で
化学処理し、その液を回収し、原子吸光分析やICP
(Inductively Coupled Plas
ma)発光分析等により元素を特定する方法が挙げられ
る。特に、半導体の分野では気相分解/フレームレス原
子吸光分析法、あるいは気相分解/誘導結合プラズマ質
量分析法が用いられている。これらの方法は試料の前処
理工程等から入ってくる汚染が分析値の信頼性に大きく
影響を及ぼすという問題がある。そして前処理工程に時
間や手間がかかり、処理を行う者には一定レベル以上の
技術が要求される。
[0003] Among them, the chemical analysis method is basically limited to a case where the sample is a solution. To evaluate a solid sample such as a semiconductor wafer, for example, the surface of the wafer is chemically treated with an HF solution or the like, and the solution is subjected to a chemical treatment. Collected by atomic absorption analysis or ICP
(Inductively Coupled Plas
ma) A method of specifying an element by emission analysis or the like. In particular, in the field of semiconductors, gas phase decomposition / flameless atomic absorption spectrometry or gas phase decomposition / inductively coupled plasma mass spectrometry has been used. These methods have a problem that contamination coming from a sample pretreatment step or the like greatly affects the reliability of analysis values. The pre-treatment process takes time and labor, and the person who performs the process requires a technology of a certain level or more.

【0004】また、シリコンウエーハに熱処理を施し、
バルク内の不純物を表面及び表面近傍に凝集させ化学分
析によりバルク内不純物の分析を行う技術も報告されて
いるが、汚染の問題は解決されていない。
Further, heat treatment is performed on the silicon wafer,
A technique has been reported in which impurities in the bulk are aggregated on the surface and in the vicinity of the surface to analyze the impurities in the bulk by chemical analysis, but the problem of contamination has not been solved.

【0005】そして、二次イオン分析法は、高感度な局
所元素分析法で、半導体の微量不純物解析に用いられて
いる。この方法は、表面に数100eV〜数10keV
のエネルギーをもつO2 +、Cs+ ,Ga+ 等のイオンビ
ーム(一次イオン)やArなどの中性粒子を照射すると
スパッタリングにより試料表面の原子は真空中に放出さ
れる。このスパッタリング粒子の中からイオン化してい
るもの(二次イオン)を電場で引き出して磁場や高周波
電場を用いて質量分析することにより、試料表面に含ま
れる元素の種類や濃度を評価する方法である。主に半導
体材料中のドーパントプロファイルの測定や不純物分析
の挙動解析など深さ方向の分析に適用されている。しか
し、この装置は高価であり、超真空を必要とする等、装
置のメンテナンス面で取り扱いが複雑で大変である。
[0005] The secondary ion analysis method is a highly sensitive local elemental analysis method and is used for analyzing trace impurities in semiconductors. In this method, several hundreds eV to several tens keV are applied to the surface.
When irradiating an ion beam (primary ion) such as O 2 + , Cs + , Ga + or the like or a neutral particle such as Ar having the energy, atoms on the sample surface are released into a vacuum by sputtering. This method evaluates the types and concentrations of elements contained in the sample surface by extracting ionized substances (secondary ions) from the sputtered particles with an electric field and performing mass analysis using a magnetic field or a high-frequency electric field. . It is mainly applied to the analysis in the depth direction such as the measurement of the dopant profile in a semiconductor material and the behavior analysis of impurity analysis. However, this device is expensive and requires complicated handling in terms of maintenance of the device, such as necessity of an ultra-vacuum.

【0006】また、不純物分析には全反射蛍光X線によ
る評価も行われている。全反射蛍光X線分析法は、物質
の“表面”あるいは“表面近傍”に偏在する極微量元素
を非破壊で分析する手法であって、原則としてバルク内
部を検出することはできない。
[0006] Impurity analysis is also evaluated by total reflection X-ray fluorescence. The total reflection X-ray fluorescence analysis is a technique for non-destructively analyzing trace elements that are unevenly distributed on the “surface” or “near the surface” of a substance, and cannot detect the inside of a bulk in principle.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】化学分析によるバルク
内不純物分析は、検出感度は高いが前処理が必要であ
り、簡便ではない。また、熱処理を行うと熱処理に起因
した2次的な汚染が生じる可能性がある。二次イオン質
量分析によるバルク内不純物分析は、元素によって感度
が異なり測定条件設定や調整が容易ではないという不利
が伴う。また、全反射蛍光X線は表面及び表面近傍を評
価する方法であって、バルク内部を評価するものではな
い。しかし、操作性は極めて良く、使い易い方法であ
る。ここで全反射蛍光X線で評価可能な表面近傍深さは
約100Åまでであり(この時のX線入射角度は約0.
2度)、通常分析するときは20〜30Åの深さで評価
される(この時のX線入射角度は約0.09度)。
The analysis of impurities in a bulk by chemical analysis has high detection sensitivity but requires pretreatment, and is not convenient. In addition, when heat treatment is performed, secondary contamination due to the heat treatment may occur. The analysis of impurities in the bulk by secondary ion mass spectrometry has a disadvantage that the sensitivity varies depending on the element and the measurement condition setting and adjustment are not easy. The total reflection X-ray fluorescence is a method for evaluating the surface and the vicinity of the surface, but is not for evaluating the inside of the bulk. However, the operability is extremely good and the method is easy to use. Here, the depth near the surface that can be evaluated by total reflection fluorescent X-rays is up to about 100 ° (the X-ray incident angle at this time is about 0.
(2 degrees), and in the case of normal analysis, evaluation is made at a depth of 20 to 30 degrees (the X-ray incident angle at this time is about 0.09 degrees).

【0008】特にCuによる汚染は、何らかの理由でウ
エーハ表面が汚染されても、バルク内部に拡散し易く、
表面及び表面近傍を評価する評価手段では、汚染がある
にもかかわらず検出されなかったり、実際の汚染より過
小に評価されることがあった。このようにCuによる汚
染は、通常の表面分析では検出されにくいため、重金属
の検査を行っても、重金属の汚染を見逃し、その後のデ
バイス工程等で不良を発生する可能性がある。
In particular, contamination by Cu tends to diffuse into the bulk even if the wafer surface is contaminated for some reason.
In the evaluation means for evaluating the surface and the vicinity of the surface, the contamination may not be detected in spite of the presence of contamination, or may be underestimated than the actual contamination. As described above, since contamination by Cu is hard to be detected by ordinary surface analysis, even if inspection of heavy metals is performed, contamination of heavy metals may be overlooked and defects may occur in subsequent device processes and the like.

【0009】一般的に、ウエーハ表面を分析する手段で
は、ウエーハ表面に存在する不純物が分析装置の検出下
限以上存在しないと検出できない。つまりバルク内部に
汚染があったとしても表面分析だけでは検出できない。
Cuの場合、例えばバルク内部に約1015atoms/
cm3 程度の汚染があった場合でも、ウエーハ表面では
検出されないことがある。
In general, the means for analyzing a wafer surface cannot be detected unless impurities present on the wafer surface are present at or below the detection limit of the analyzer. That is, even if there is contamination inside the bulk, it cannot be detected only by surface analysis.
In the case of Cu, for example, about 10 15 atoms /
Even if there is about 3 cm 3 of contamination, it may not be detected on the wafer surface.

【0010】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
もので、熱処理のような二次的な汚染が発生し易い前処
理も不要で、簡便なシリコンウエーハバルク内のCuを
高感度に検出する能力を持つ検出方法を提供することを
目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem, and does not require a pretreatment such as heat treatment which easily causes secondary contamination, and detects Cu in a simple silicon wafer bulk with high sensitivity. It is an object of the present invention to provide a detection method capable of performing the detection.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項1に記載した発明は、シリコンウエ
ーハの表面にX線を照射することにより、ウエーハバル
ク内のCuを表面又は表面近傍に凝集させ、全反射蛍光
X線分析装置を用いて分析することを特徴とするシリコ
ンウエーハバルク中のCuの高感度検出方法である。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 of the present invention is to irradiate the surface of a silicon wafer with X-rays so that Cu in the wafer bulk is exposed to the surface or surface. A highly sensitive method for detecting Cu in a silicon wafer bulk, characterized in that it is aggregated in the vicinity and analyzed using a total reflection X-ray fluorescence analyzer.

【0012】このように、全反射蛍光X線分析装置の検
出下限値以下に散在しているCuを、検出下限値以上に
なるように、X線をシリコンウエーハの表面に照射し
て、ウエーハバルク内のCuを表面又は表面近傍に凝集
させて分析することにより、汚染を伴うこともなく、簡
単で高感度にCuを検出することができる。
As described above, the surface of a silicon wafer is irradiated with X-rays scattered below the lower limit of detection of the total reflection X-ray fluorescence spectrometer so as to be higher than the lower limit of detection. By aggregating and analyzing Cu in the surface or near the surface, it is possible to detect Cu easily and with high sensitivity without contamination.

【0013】そして、本発明の請求項2に記載した発明
は、前記シリコンウエーハの表面にX線を照射する時間
を30分以上とし、請求項3では前記X線の照射条件
を、管電圧20kV以上、管電流20mA以上とし、請
求項4ではX線のウエーハへの入射角を0.2度以下と
した。このように、X線の照射条件を特定すると、管電
圧20kV以上、管電流20mA以上という強力なX線
強度によりCuが表面に充分凝集し、照射時間を充分か
けて深部のCuを検出可能な表面又は表面近傍に凝集さ
せることができる。また、浅い所に凝集させるにはX線
の入射角を0.2度以下にするのが好ましい。従って、
ウエーハバルク内のCuを高感度で検出でき、しかも極
めて簡単に分析することができる。
According to a second aspect of the present invention, the time for irradiating the surface of the silicon wafer with X-rays is set to 30 minutes or more, and in the third aspect, the X-ray irradiating condition is set at a tube voltage of 20 kV. As described above, the tube current is set to 20 mA or more, and the incident angle of the X-rays to the wafer is set to 0.2 degree or less in claim 4. As described above, when the X-ray irradiation conditions are specified, Cu is sufficiently aggregated on the surface by the strong X-ray intensity of the tube voltage of 20 kV or more and the tube current of 20 mA or more, and it is possible to detect Cu in the deep portion with sufficient irradiation time. It can be aggregated on or near the surface. Further, in order to aggregate at a shallow place, it is preferable to set the incident angle of the X-ray to 0.2 degrees or less. Therefore,
Cu in the wafer bulk can be detected with high sensitivity and can be analyzed very easily.

【0014】本発明者等は、従来のウエーハ表面分析手
段では検出できなかったシリコンウエーハバルク中の重
金属不純物、特にその中でも検出が困難であったCuの
高感度検出方法について鋭意研究した結果、例えば全反
射蛍光X線分析装置を用いて、特定条件下にX線を長時
間照射すれば、Cuはウエーハ表面に凝集し、その凝集
領域をX線分析すればよいことを見出し、諸条件を精査
して本発明を完成させたものである。
The present inventors have conducted intensive studies on a method of detecting heavy metal impurities in a silicon wafer bulk, particularly Cu, which was difficult to detect, which could not be detected by conventional wafer surface analysis means. When X-rays are irradiated for a long time under specific conditions using a total reflection X-ray fluorescence spectrometer, Cu aggregates on the wafer surface, and it is found that X-ray analysis should be performed on the aggregated region. Thus, the present invention has been completed.

【0015】本発明は、シリコンウエーハのミラー面
の、例えば一点または全面にX線を照射することにより
ウエーハバルク内のCuを表面又は表面近傍に凝集させ
て、そのX線でCuが凝集した領域を全反射蛍光X線分
析装置にて分析を行うことを特徴とするものである。こ
こでX線を照射する手段としては、分析に用いる全反射
蛍光X線分析装置あるいは高強度のX線を入射できるX
線回折装置を使用することができる。これらの装置によ
るX線の照射により全反射蛍光X線で評価可能な表面深
さ(およそ20〜50Å及び100Å以内の表面近傍)
に不純物が凝集される。この場合、X線照射を全反射蛍
光X線分析装置を用いれば、その後の分析を同じ装置で
出来るので簡便であり、Cuが凝集する深さが評価する
深さに一致するため好ましい。ただし、X線の照射強度
が分析用のものであるため不足する場合がある。このよ
うな場合は、X線照射用装置を分析用の全反射蛍光X線
分析装置とは別々に使用するようにしてもよい。
According to the present invention, an X-ray is applied to, for example, one point or the whole surface of a mirror surface of a silicon wafer to cause Cu in the wafer bulk to agglomerate on the surface or in the vicinity of the surface. Is analyzed by a total reflection X-ray fluorescence analyzer. Here, the means for irradiating X-rays may be a total reflection X-ray fluorescence spectrometer used for analysis or an X-ray capable of receiving high-intensity X-rays
A line diffractometer can be used. Surface depth that can be evaluated by total reflection X-ray fluorescence by irradiation of X-rays by these devices (approximately 20 to 50 ° and near the surface within 100 °)
Impurities are agglomerated. In this case, it is preferable to use a total reflection X-ray fluorescence spectrometer for X-ray irradiation, since subsequent analysis can be performed by the same device, which is simple and is preferable because the depth at which Cu aggregates matches the depth to be evaluated. However, since the X-ray irradiation intensity is for analysis, it may be insufficient. In such a case, the X-ray irradiation device may be used separately from the total reflection X-ray fluorescence analyzer for analysis.

【0016】本発明ではウエーハバルク内のCuを表面
に凝集させるためには高出力のX線照射を長時間行うこ
とが極めて有効であることを見出した。すなわち、従来
から全反射蛍光X線を用いて不純物分析を行う場合、不
純物を評価する時にもX線は照射されている。一般的に
全反射蛍光X線を用いて不純物分析を行う場合、測定時
間、つまり評価の為にX線を照射する時間は長くて10
〜17分である。しかしウエーハ表面に検出下限以上の
不純物が予め存在しない場合、この分析時間中の照射だ
けではCuのバルク内部から表面への凝集は検出できな
かった。
In the present invention, it has been found that it is extremely effective to perform high-power X-ray irradiation for a long time in order to agglomerate Cu in the wafer bulk on the surface. That is, conventionally, when impurity analysis is performed using total reflection fluorescent X-rays, X-rays are also emitted when evaluating impurities. In general, when impurity analysis is performed using total reflection fluorescent X-rays, the measurement time, that is, the time for irradiating X-rays for evaluation is as long as 10 seconds.
~ 17 minutes. However, in the case where no impurity at or above the lower detection limit was present on the wafer surface in advance, it was not possible to detect aggregation of Cu from the inside of the bulk to the surface only by irradiation during this analysis time.

【0017】ところが、全反射蛍光X線を用いて不純物
分析を繰り返し行うことによって、それまで検出できな
いものが徐々に検出できるようになってきた。Cuの汚
染状況及びX線の出力等にもよるが、表面では検出下限
以下であってもバルク内部に汚染が多い場合には、30
分程度のX線照射によって検出することができるように
なる。またバルク内部の汚染が少なくてもX線の照射時
間を長くすることで検出できるようになる。このような
現象を、実質的に捉えたのは今回が初めてである。
However, by repeatedly performing the impurity analysis using the total reflection fluorescent X-rays, those which cannot be detected until then can be gradually detected. Depending on the Cu contamination status and the output of X-rays, etc.
It can be detected by X-ray irradiation for about a minute. Further, even if the contamination inside the bulk is small, the detection can be performed by extending the irradiation time of the X-ray. This is the first time that such a phenomenon has been virtually captured.

【0018】Cuを凝集させるために照射するX線強度
は強い程好ましい。例えばX線の発生装置として、封入
型のX線管を用い、X線強度を管電圧40kV、管電流
40mAの出力で行った場合、5時間程度の照射で検出
できるシリコンウエーハ(別の分析法で1.1×1011
atoms/cm2 のCuが検出されたウエーハ)を、
X線強度を1/4出力(管電圧約20kV、管電流20
mA)にして測定した場合、25時間以上経過してから
Cuが検出された。このことはX線強度が強い程好まし
く、Cuの凝集が促進され短時間で評価できることを意
味している。
It is preferable that the intensity of the X-ray irradiated to coagulate Cu is as high as possible. For example, when an enclosed X-ray tube is used as an X-ray generator and the X-ray intensity is output at a tube voltage of 40 kV and a tube current of 40 mA, a silicon wafer that can be detected by irradiation for about 5 hours (another analysis method) 1.1 × 10 11
wafers where atoms / cm 2 of Cu were detected)
1/4 output of X-ray intensity (tube voltage about 20 kV, tube current 20
When measured at mA), Cu was detected after 25 hours or more. This means that the higher the X-ray intensity, the more preferable, and that the aggregation of Cu is promoted and the evaluation can be performed in a short time.

【0019】また本発明でいう高感度とは、評価する装
置を高感度にするわけではなく、サンプルにX線照射を
行うことによって不純物を凝集させることにより通常の
検査法では今まで検出できなかったものを検出できるよ
うにするというものである。そして、このようなX線照
射処理を施すことによりウエーハ表層の不純物を長時間
安定して凝集させておくことができ、一週間以上の放置
後に不純物評価を行うことになっても評価することがで
きる。このことは、全反射蛍光X線よりも強力なX線照
射装置を用い、別な場所、時間に処理を施しても、その
後安定な評価が可能であることを意味し、より強度の強
いX線装置を利用することができる。
The term "high sensitivity" as used in the present invention does not mean that the apparatus to be evaluated is made to have a high sensitivity. However, the sample cannot be detected by a conventional inspection method by subjecting the sample to X-ray irradiation to aggregate impurities. Is to be able to detect that By performing such an X-ray irradiation treatment, impurities in the wafer surface layer can be stably aggregated for a long time, and the impurities can be evaluated even after being left for one week or more. it can. This means that even if processing is performed at another place and time using an X-ray irradiator that is more powerful than the total reflection fluorescent X-ray, stable evaluation can be performed thereafter. Wire devices can be utilized.

【0020】本発明におけるCuを凝集させるためのX
線強度は、管電圧が20kV以上、管電流が20mA以
上であることが好ましい。これはX線強度は用いたX線
管の種類あるいはモノクロメータの設定等によって異な
るのであるが、管電圧や管電流がこの値より低いとX線
強度が不足してCuを凝集できなくなったり、上記した
ように検出に必要なX線照射時間が極端に長引くように
なるからである。
In the present invention, X for coagulating Cu is used.
The line intensity is preferably such that the tube voltage is 20 kV or more and the tube current is 20 mA or more. This is because the X-ray intensity varies depending on the type of the X-ray tube used or the setting of the monochromator, but if the tube voltage or the tube current is lower than these values, the X-ray intensity becomes insufficient and Cu cannot be aggregated, This is because, as described above, the X-ray irradiation time required for detection becomes extremely long.

【0021】また、X線の入射角は原則として何度でも
よいが、0.2度以下が好ましい。0.2度を超える
と、X線がウエーハ内深くにまで到達し易くなるため、
測定に用いられる全反射蛍光X線で検出されない深さに
Cuが凝集してしまう可能性がある。このようなことが
起こると高感度の分析ができなくなる恐れがある。従っ
て、X線のウエーハへの入射角は0.2度以下とするの
が好ましい。ここで、X線の入射角とは、ウエーハ表面
と入射X線とのなす角度をいう。また、全反射蛍光X線
で分析する場合も0.2度以下が良い。なぜならば、こ
れ以上の角度であると、X線がウエーハ内深くに到達
し、バックグラウンドのX線強度が上り、高感度に分析
できなくなることがあるからである。
The incident angle of X-rays may be any number of times in principle, but is preferably 0.2 degrees or less. If it exceeds 0.2 degrees, X-rays can easily reach deep inside the wafer.
Cu may aggregate to a depth that is not detected by total reflection fluorescent X-rays used for measurement. When this occurs, there is a possibility that high-sensitivity analysis cannot be performed. Therefore, it is preferable that the incident angle of the X-rays on the wafer be 0.2 degrees or less. Here, the incident angle of X-rays refers to the angle between the wafer surface and the incident X-rays. Also, when analyzing with total reflection X-ray fluorescence, the angle is preferably 0.2 degrees or less. This is because if the angle is larger than this, the X-rays may reach deep inside the wafer, the background X-ray intensity may increase, and analysis may not be performed with high sensitivity.

【0022】ウエーハに対するX線の照射時間は、X線
の強度及びバルク内部でのCuの深さ方向の濃度分布等
によって適宜決めるものであるが、上記管電圧が20k
V以上、管電流が20mA以上というX線強度でのX線
の照射時間は30分以上行うことが好ましい。30分未
満では、X線強度が強くてもCuが表面に充分凝集しな
い恐れがあるからである。以上のX線照射によるCuの
表面への凝集処理を行った後、全反射蛍光X線分析装置
により表面不純物分析を行う。
The irradiation time of the X-rays on the wafer is appropriately determined according to the intensity of the X-rays, the concentration distribution of Cu inside the bulk in the depth direction, and the like.
The irradiation time of X-rays at an X-ray intensity of V or more and a tube current of 20 mA or more is preferably 30 minutes or more. If the time is less than 30 minutes, even if the X-ray intensity is high, Cu may not sufficiently aggregate on the surface. After performing the above-mentioned aggregation treatment on the surface of Cu by X-ray irradiation, surface impurity analysis is performed by a total reflection X-ray fluorescence analyzer.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定
されるものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these.

【実施例】【Example】

(実施例1)直径200mm、厚さ725μmの単結晶
シリコンウエーハ2枚を用意し、そのミラー面の中心に
X線を長時間照射した。X線の照射は全反射蛍光X線分
析装置(テクノス社製TREX610)を用いて行い、
X線源はタングステン封入管で、管電圧40kV、管電
流40mA、X線入射角0.09度を評価用の条件とし
て選んだ。
Example 1 Two single-crystal silicon wafers having a diameter of 200 mm and a thickness of 725 μm were prepared, and the center of the mirror surface was irradiated with X-rays for a long time. X-ray irradiation was performed using a total reflection X-ray fluorescence spectrometer (TREX610 manufactured by Technos).
The X-ray source was a tungsten sealed tube, and a tube voltage of 40 kV, a tube current of 40 mA, and an X-ray incident angle of 0.09 degrees were selected as conditions for evaluation.

【0024】評価に用いる単結晶シリコンウエーハ2枚
の内、1枚はそのまま非汚染のものであり、別の1枚に
はCuを含む溶液で汚染を行った後、熱処理によりCu
をウエーハバルク内部に拡散させて表面濃度を全反射蛍
光X線分析装置の検出下限以下に下げたものとした。す
なわち、故意に汚染したシリコンウエーハであっても、
熱処理によってCuを拡散させると表面近傍の汚染は検
出できなくなる。なお本実施例の装置の検出下限は8.
1×109 atoms/cm2 である。
Of the two single-crystal silicon wafers used for evaluation, one is non-contaminated as it is, and the other is contaminated with a Cu-containing solution and then heat-treated.
Was diffused inside the wafer bulk to lower the surface concentration below the lower detection limit of the total reflection X-ray fluorescence spectrometer. That is, even if the silicon wafer is intentionally contaminated,
If Cu is diffused by heat treatment, contamination near the surface cannot be detected. Note that the lower detection limit of the apparatus of this embodiment is 8.
It is 1 × 10 9 atoms / cm 2 .

【0025】前記2種類のウエーハに対し、前出の条件
のもとにX線の照射を行った。表面に凝集したCuの分
析は、全反射蛍光X線分析装置によってX線の照射と同
時に行った。X線の積算は一時間づつ行い、濃度の換算
も一時間積算したX線強度で行った。この分析で検出さ
れたCuの濃度の経時変化を図1に示す。
The two types of wafers were irradiated with X-rays under the above-mentioned conditions. The analysis of Cu aggregated on the surface was performed simultaneously with X-ray irradiation by a total reflection X-ray fluorescence analyzer. The integration of X-rays was performed hourly, and the conversion of concentration was also performed using the X-ray intensity integrated for one hour. FIG. 1 shows the change with time in the concentration of Cu detected by this analysis.

【0026】図1(a)は、非汚染ウエーハのCuの経
時変化を示すが、35時間のX線照射によっても測定初
期と同じく検出下限(8.1×109 atoms/cm
2 )以下になっている。図1(b)は、銅の故意汚染を
行ったウエーハで、検出されたCuの経時変化を示す
が、5時間のX線照射によってCuの濃度が検出下限値
を越え、全反射蛍光X線分析装置で検出できるようにな
り、その後も照射時間と共にCuの検出量は増加してい
る。
FIG. 1 (a) shows the temporal change of Cu of the non-contaminated wafer. Even when the X-ray was irradiated for 35 hours, the lower limit of detection (8.1 × 10 9 atoms / cm) was obtained as in the initial measurement.
2 ) It is below. FIG. 1 (b) shows the change with time of the detected Cu in the wafer intentionally contaminated with copper. The concentration of Cu exceeded the lower limit of detection by X-ray irradiation for 5 hours, and the total reflection fluorescent X-ray The detection can be performed by the analyzer, and thereafter, the detection amount of Cu increases with the irradiation time.

【0027】(実施例2)実施例1と同一条件下に銅の
故意汚染を行ったウエーハの中心に60時間のX線照射
(出力電圧:30kV,電流:200mA,入射角:
0.090°)後、全反射蛍光X線分析装置にて面内分
布を測定したものを図2に示した。図2からX線を照射
したウエーハ中心部のみCuが検出されていることが解
る。これはX線の長時間照射によりCuがバルク内から
全反射蛍光X線分析で評価可能な深さの表面に凝集した
ことを示している。
Example 2 X-ray irradiation for 60 hours (output voltage: 30 kV, current: 200 mA, incident angle :) was performed on the center of a wafer intentionally contaminated with copper under the same conditions as in Example 1.
0.090 °), and the in-plane distribution was measured by a total reflection X-ray fluorescence analyzer. FIG. 2 shows that Cu was detected only in the central portion of the wafer irradiated with X-rays. This indicates that Cu was aggregated from the bulk to the surface at a depth that can be evaluated by total reflection X-ray fluorescence analysis due to long-time irradiation of X-rays.

【0028】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is an exemplification, and has substantially the same configuration as the technical idea described in the scope of the claims of the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

【0029】例えば、上記実施形態では、ウエーハの一
点についてのみX線を照射する場合につき例を挙げて説
明したが、本発明は、このような場合に限られるもので
はなく、目的に応じ、ウエーハ表面の複数の点あるいは
一定の領域または全面に照射してその平均値を求めた
り、ウエーハ面内分布を分析するようにしてもよい。
For example, in the above-described embodiment, an example has been described in which the X-ray is irradiated only to one point of the wafer. However, the present invention is not limited to such a case, and the wafer may be used in accordance with the purpose. Irradiation may be performed on a plurality of points on the surface, on a predetermined area or on the entire surface, and the average value may be obtained, or the distribution in the wafer plane may be analyzed.

【0030】また、上記実施例では、ミラー面(ポリッ
シングされたウエーハの鏡面)にX線を照射したが、C
uを凝集させるためのX線照射は、ウエーハの表面状態
に特に限定されるものではなく、ラッピング後、エッチ
ング後、平面研削後等のどのような表面状態でも可能で
ある。ただし、全反射蛍光X線で高感度に分析するため
には、ミラー面に照射して測定するのが好ましい。
In the above embodiment, the mirror surface (the mirror surface of the polished wafer) was irradiated with X-rays.
The X-ray irradiation for aggregating u is not particularly limited to the surface state of the wafer, but may be performed on any surface state such as after lapping, after etching, or after surface grinding. However, in order to analyze with high sensitivity by total reflection X-ray fluorescence, it is preferable to irradiate the mirror surface for measurement.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明によれば、熱処理のような二次的
汚染が発生し易い前処理の必要もなく、高感度かつ簡便
にウエーハバルク内のCuを検出することができる。
According to the present invention, it is possible to detect Cu in a wafer bulk with high sensitivity and easily without the necessity of a pretreatment such as a heat treatment that easily causes secondary contamination.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるウエーハバルク内Cuの検出量の
経時変化を示すグラフである。(a)は参照としての非
汚染ウエーハでの経時変化を、(b)は銅の故意汚染を
行い表面濃度が全反射蛍光X線の検出下限以下になるよ
う熱処理を行ったウエーハでの経時変化を示したもので
ある。
FIG. 1 is a graph showing a change over time of a detected amount of Cu in a wafer bulk according to the present invention. (A) is a time-dependent change on a non-contaminated wafer as a reference, and (b) is a time-dependent change on a wafer which is intentionally contaminated with copper and heat-treated so that the surface concentration is lower than the lower limit of detection of total reflection X-ray fluorescence. It is shown.

【図2】銅の故意汚染を行い、表面濃度が全反射蛍光X
線の検出下限以下になるよう熱処理を行ったウエーハに
ついて、中心部にX線60時間照射後のCuの検出量の
面内分布を示すグラフである。
[Fig. 2] Intentional contamination of copper and surface density of total reflection X
4 is a graph showing the in-plane distribution of the detected amount of Cu after irradiating a central portion with X-rays for 60 hours for a wafer that has been subjected to a heat treatment so as to be below the line detection lower limit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

C…ウエーハの中心 E…ウエーハの外縁 C: Center of wafer E: Outer edge of wafer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−136738(JP,A) 特開 平6−283583(JP,A) 特開 平9−64133(JP,A) 特開 平9−82769(JP,A) 特開 平9−82770(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 23/00 - 23/227 H01L 21/66 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-4-136738 (JP, A) JP-A-6-283583 (JP, A) JP-A-9-64133 (JP, A) JP-A-9-133 82769 (JP, A) JP-A-9-82770 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 23/00-23/227 H01L 21/66

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シリコンウエーハの表面にX線を照射す
ることにより、ウエーハバルク内のCuを表面又は表面
近傍に凝集させ、全反射蛍光X線分析装置を用いて分析
することを特徴とするシリコンウエーハバルク中のCu
の高感度検出方法。
1. A silicon wafer characterized by irradiating a surface of a silicon wafer with X-rays to agglomerate Cu in the wafer bulk on or near the surface, and analyzing the Cu using a total reflection X-ray fluorescence analyzer. Cu in wafer bulk
High sensitivity detection method.
【請求項2】 前記シリコンウエーハの表面にX線を照
射する時間が30分以上であることを特徴とする請求項
1記載のシリコンウエーハバルク中のCuの高感度検出
方法。
2. The method for detecting Cu in a silicon wafer bulk with high sensitivity according to claim 1, wherein the time for irradiating the surface of the silicon wafer with X-rays is 30 minutes or more.
【請求項3】 前記X線の照射条件は、管電圧20kV
以上、管電流20mA以上であることを特徴とする請求
項1または請求項2に記載のシリコンウエーハバルク中
のCuの高感度検出方法。
3. The X-ray irradiation conditions include a tube voltage of 20 kV.
The method for detecting Cu in a silicon wafer bulk according to claim 1 or 2, wherein the tube current is 20 mA or more.
【請求項4】 前記X線のウエーハへの入射角が0.2
度以下であることを特徴とする請求項1〜請求項3のい
ずれか1項に記載のシリコンウエーハバルク中のCuの
高感度検出方法。
4. An X-ray incident angle on a wafer of 0.2
The method for detecting Cu in a silicon wafer bulk with high sensitivity according to any one of claims 1 to 3, wherein the temperature is not higher than the temperature.
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