JP3457378B2 - 分析用試料板 - Google Patents
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Description
微量不純物の分析に関する。
純物を分析する方法の一つとして、蛍光X線分析方法が
知られている。図3に示すように、半導体ウェハ、例え
ばシリコンウェハ31に入射X線32を入射すると、シ
リコンウェハ11上に付着した不純物33から蛍光X線
(実線により図示)34が生ずる。その蛍光X線34の
波長と強度を分析することにより、不純物33を判明す
ることができる。通常、入射X線32の入射角度φは全
反射臨界角φcrit(全反射現象が起こり得る入射角度)
より大きく、その場合入射X線32はシリコンウェハ3
1の内部にまで侵入する。そのため、シリコンウェハ3
1自体から蛍光X線(破線により図示)34が生じる。
このように通常の蛍光X線分析方法では、母材からの蛍
光X線によるバックグランド上昇を招き問題であった。
線分析方法が提案されている。この方法では、入射X線
32を非常に低い角度でシリコンウェハ11表面に入射
すると、シリコンウェハ31内部にまで侵入せず、シリ
コンウェハ31表面で反射するという全反射現象を利用
する。このときの入射角度φは全反射臨界角φcrit以下
である。全反射蛍光X線分析装置内部に組み込まれてい
る半導体検出器をシリコンウェハ表面上に対して真上に
固定し、半導体検出器により、任意の座標でφ18〜2
0mm範囲の蛍光X線を検出する。その際の感度EはE
=10 atoms/cm2程度である。この方法によれば、
通常の蛍光X線分析方法に比べて、入射X線の散乱及び
母材からの蛍光X線によるバックグランド上昇を抑制す
ることができ、より高感度な分析が可能である。
には、シリコンウェハ表面をフッ酸処理した後に、上述
した全反射蛍光X線分析を行う。まず、シリコンウェハ
表面に付着した金属不純物を気相のフッ酸で分解後、表
面上を希フッ酸の液滴で走査して液滴中に金属不純物を
回収し、その金属不純物を含む液滴をシリコンウェハ表
面で蒸発乾固させる。この部分を全反射蛍光X線分析装
置を用いて分析する。このように、分析面積/液滴の乾
固面積の比を大きくすることで分析感度を向上させる技
術が提案されている。
ても、図5に示すように、シリコンの蛍光X線がメイン
ピ−クとして必ず現れる。高感度型の全反射蛍光X線の
検出器として、通常エネルギ−分散型の半導体検出器が
用いられるが、この検出器がもつエネルギ−分解能は百
数十eVである。そのため1.74KeVにシリコンの
大きなピ−クが現れると、このエネルギ−位置から0.
25KeVあるいは0.27KeVしか離れていないア
ルミニウム(Al)あるいはリン(P)のピ−クに重な
り、これらの元素は分析不可能となる。また、検出器の
S/N比によって、シリコンのピ−クが大きいとバック
グラウンドが高くなり、他の金属不純物のバックグラウ
ンドも高くなるため、高感度分析は困難である。
ウェハの表面で蒸発させる代りに、アモルファスフッ素
樹脂のコ−ティング薄膜層を設けることが試みられてい
る。しかし、上記コ−ティング薄膜層の表面は、活性薬
液との熱反応で変質の危険があり、全反射蛍光X線分析
に必要な平坦度の点で問題がある。また、熱伝導が悪く
て乾固形状の再現性が良くない。そのため、アモルファ
スフッ素樹脂のコ−ティング薄膜層上での高感度分析は
難しい。
蛍光X線分析方法によれば、半導体ウェハ上に付着する
微量不純物を多元素同時に分析することができる。しか
し、半導体ウェハ表面の任意の部分にX線を照射して生
じた蛍光X線を分析する場合、または半導体ウェハ表面
をフッ酸処理して液滴を蒸発乾固させた部分にX線を照
射して生じた蛍光X線を分析する場合のいずれの場合で
あっても、母材である半導体ウェハからの蛍光X線がメ
インピ−クとして現れ、上記母材のエネルギ−の近傍に
位置するAl及びP等の分析は不可能である。
着する微量の不純物を全反射蛍光X線分析装置を用いて
分析する際に、半導体ウェハ自身の蛍光X線のエネルギ
−の発生を抑制し、Al及びP等の分析を高感度で行う
ことが可能な分析用試料板を提供することを目的とす
る。
板は、全反射蛍光X線分析において検出されない元素か
らなる第1の板状支持体、又は上記元素からなる薄膜層
に表面を被覆された第2の板状支持体である。上記元素
は、Na〜Zn(原子番号:11〜30)以外の元素で
あり、特にH,He,Li,Be,B,C,N,O,
F,Neを主成分とするか、又はこれらの元素の化合物
である。上記第1及び第2の板状支持体の各表面は耐熱
性、疎水性及び耐酸性であると共に、全反射鏡面であ
る。
導体ウェハ上に付着した不純物を含む液滴を滴下する
と、上記表面は疎水性であるため、上記液滴は点滴状に
なる。そのまま、上記液滴を蒸発乾固し、この部分にX
線を入射して生じる蛍光X線を分析する。その際、上記
表面は全反射蛍光X線分析にて検出されない元素から形
成されているため、上記液滴に含まれる不純物を高感度
に分析することができる。
て説明する。図1(a)によれば、第1の分析用試料板
10は、板状支持体、例えば半導体ウェハ11上とその
表面を被覆する薄膜層12とからなる。半導体ウェハ1
1は直径125mm,厚さ1mmの鏡面シリコンウェハであ
る。薄膜層12は全反射蛍光X線分析にて検出されない
元素を主成分とする耐熱性の薄膜層である。また,その
表面は疎水性あるいは疎水性化処理されており、更に耐
酸性であると共に全反射鏡面である。具体的には、全反
射蛍光X線分析にて検出されるNa〜Zn(原子番号:
11〜30)を除く元素、特にH,He,Li,Be,
B,C,N,O,F,Neの各元素を主成分とする単体
若しくは化合物、例えばグラファイト、無定形炭素ある
いはボロンナイトライドを用いて形成する。薄膜層12
を無定形炭素から形成する場合、例えばスパッタ法によ
り約1000A(A:オングストロ−ム)の厚さに形成
する。
定することなく全反射現象が生じる膜厚であればよく、
形成方法もPVD法あるいはCVD法あるいは熱による
変成法でも構わない。尚、薄膜層12を無機質とする
と、より高感度な分析をするこが可能である。
10´は薄膜層12のみからなる板状支持体である。こ
の場合の薄膜層12は、第1の分析用試料板10に相当
する厚さに形成され、上述と同様の元素を主成分とする
単体若しくは化合物を用いて形成される。
反射蛍光X線分析方法を説明する。但し、薄膜層12を
無定形炭素から形成した場合とする。まず、半導体ウェ
ハ表面に付着する金属不純物を気相のフッ酸で分解し、
半導体ウェハ表面を疎水性とする。その後、半導体ウェ
ハ表面上を希フッ酸の液滴で走査し、その液滴中に上記
金属不純物を回収する。次に、上記金属不純物を含む液
滴(以下、液滴A)を第1の分析用試料板10の薄膜層
12上に滴下する。その際、薄膜層12は疎水性である
ため液滴Aとの接触角は非常に大きく、液滴Aは点滴状
になる。この状態のまま液滴Aを蒸発乾固して濃縮す
る。その部分にX線を非常に低い角度で入射して、それ
により生じた蛍光X線を全反射蛍光X線装置を用いて測
定する。
2の表面は耐熱性であることが望ましい。また、本発明
による薄膜層12であると、薄膜層12と液滴Aとの反
応も生じないため、薄膜層12の表面は変質しない。従
って、全反射蛍光X線分析に必要な平坦度は確保され
る。更に、薄膜層12の熱伝導はよいため、液滴Aの乾
固形状の再現性は良好である。
によれば、シリコンの蛍光X線強度を非常に低下させる
ことができる。それにより、シリコンのエネルギ−位置
から0.25keVあるいは0.27KeVしか離れて
いないAlあるいはPであっても、それらのピ−クがは
っきりするので、AlあるいはPを検出することができ
る。但し、同図ではPのピ−クは確認されず、Pは存在
していないことが判明する。
は、母材となる薄膜層12からの蛍光X線は生じないた
め、液滴Aの蒸発乾固したものを高精度に分析すること
ができる。従来、シリコンウェハ上にて分析した際に
は、分析不可能であったAl、あるいはP等のようなシ
リコンのエネルギ−位置の近傍の金属不純物分析が可能
となる。
合も第1の分析用試料板10と同様の効果を得ることが
できる。薄膜層12のみの構成であるので、第1の分析
用試料板10に比べて、よりいっそうシリコンの蛍光X
線強度を低下させることが可能であり、分析感度あるい
は分析精度の向上が可能となる。
め、メインピ−クであるシリコンピ−クが低く抑制され
ると全体のバックグラウンドが非常に低下する。つま
り、他の測定対象元素のエネルギ−位置のバックグラウ
ンドも低下するため、これらの元素の高感度分析も可能
となる。特に、低エネルギ−位置に現れるNa,Mg等
のバックグラウンド低下には効果があり、通常用いられ
ているエネルギ−分散型の半導体検出器を使用した場合
でも、低エネルギ−から高エネルギ−までの金属不純物
の分析感度、及び分析精度を著しく向上させることが可
能となる。
蛍光X線分析にて検出されない元素から形成されてお
り、その上に分析対象である半導体ウェハ上を走査した
液滴を滴下及び蒸発乾固させる。つまり、分析試料板上
は上記液滴を分析するためのものであり、分析時に母材
である分析試料板からの蛍光X線は検出されず、上記液
滴に含まれる元素を高感度に分析することができる。
(a)は第1の分析試料板、(b)は第2の分析試料板
を示す。
をした分析結果を示す。
をした分析結果を示す。
板 11…半導体ウェハ、12…薄膜層
Claims (7)
- 【請求項1】 液滴状の分析試料を全反射蛍光X線分析
する際に用いられる板状の分析用試料板において、 少なくとも上記分析用試料板の表面は、全反射蛍光X線
分析にて検出されないH、He、Li、Be、B、C、
N、O、F、Neの元素又はこれら元素の化合物からな
る耐熱性の薄膜層であることを特徴とする分析用試料
板。 - 【請求項2】 上記分析用試料板の表面は、疎水性であ
ることを特徴とする請求項1記載の分析用試料板。 - 【請求項3】 上記分析用試料板の表面は、耐酸性であ
ることを特徴とする請求項1記載の分析用試料板。 - 【請求項4】 液滴状の分析試料を全反射蛍光X線分析
する際に用いられる板状の分析用試料板において、 少なくとも上記分析用試料板の表面は、全反射蛍光X線
分析にて検出されないグラファイト、無定形炭素、又は
ボロンナイトライドからなる耐熱性の薄膜層であること
を特徴とする分析用試料板。 - 【請求項5】 液滴状の分析試料を全反射蛍光X線分析
する際に用いられる板状の分析用試料板は、 シリコン基板と、上記シリコン基板上に設けられた全反
射蛍光X線分析にて検出されないH、He、Li、B
e、B、C、N、O、F、Neの元素又はこれら元素の
化合物からなる耐熱性の薄膜層とからなることを特徴と
する分析用試料板。 - 【請求項6】 液滴状の分析試料を全反射蛍光X線分析
する際に用いられる板状の分析用試料板は、 全反射蛍光X線分析にて検出されないH、He、Li、
Be、B、C、N、O、F、Neの元素又はこれら元素
の化合物からなる耐熱性の薄板からなることを特徴とす
る分析用試料板。 - 【請求項7】 液滴状の分析試料を全反射蛍光X線分析
する際に用いられる板状の分析用試料板は、 全反射蛍光X線分析にて検出されないグラファイト、無
定形炭素、又はボロンナイトライドからなる耐熱性の薄
板からなることを特徴とする分析用試料板。
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