JP3671285B2

JP3671285B2 - Impurity amount measuring method and apparatus

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Publication number: JP3671285B2
Application number: JP12170498A
Authority: JP
Inventors: 貞雄平得; 博至岡田; 元宏河野
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-04-14
Filing date: 1998-04-14
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2018-04-14
Also published as: JPH11297780A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板表面近傍に形成された絶縁膜の表面に付着した付着不純物の量を測定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハ等基板表面近傍に形成された絶縁膜の表面には、有機物などの付着不純物が付着する場合がある。この付着不純物は、例えば、ウェハプロセスにおいて塗布されるフォトレジストを完全に除去できないときや、半導体ウェハの保管の際などに付着する。また、乾燥工程において残存する水分等も付着不純物となり得る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
絶縁膜の表面に付着した付着不純物は、ウェハプロセスの膜形成工程において付着不純物が絶縁膜中に取り込まれてしまう場合がある。このような場合には、例えば、絶縁膜の耐圧の低下等の半導体デバイスの特性劣化を引き起こすため、付着不純物の量を評価したいという要望がある。
【０００４】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、半導体ウェハ等の基板の絶縁膜の表面に付着した付着不純物の量を測定することができる技術を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の方法は、基板表面近傍に形成された絶縁膜の表面に付着した付着不純物の量を測定する不純物量測定方法であって、（ａ）前記絶縁膜の表面に付着不純物が付着した状態で所定の電気特性の第１の測定値を求める工程と、（ｂ）前記基板表面に光を照射することによって前記絶縁膜の表面の付着不純物をイオン化する工程と、（ｃ）付着不純物がイオン化された状態において、前記所定の電気特性の第２の測定値を求める工程と、（ｄ）前記第１と第２の測定値から、付着不純物がイオン化される前の状態における付着不純物量を決定する工程と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
基板表面の絶縁膜に光を照射すると、絶縁膜の表面に付着した付着不純物がイオン化される。したがって、この光の照射前と照射後において絶縁膜の表面の付着不純物の量に関連した電気特性の測定値を求めれば、これらの測定値から、光の照射前の状態における付着不純物の量を決定することができる。
【０００７】
さらに、上記の不純物量測定方法において、前記工程（ｂ）は、前記基板に電圧を印加して前記絶縁膜の表面に電子を供給することによって前記付着不純物をイオン化させる工程を含むことが好ましい。
【０００８】
こうすれば、光照射によって付着不純物をイオン化させるとともに、電圧印加によっても付着不純物をイオン化させることができるので、光照射のみによってイオン化するときに比べて付着不純物を容易にイオン化させることができる。
【０００９】
また、上記の不純物量測定方法において、前記光は、前記付着不純物に含まれる特定種類の化学結合を切断してイオン化できるような特定の波長範囲の光であることが好ましい。
【００１０】
こうすれば、付着不純物に含まれる特定種類の化学結合を切断することができるので、特定の化学結合を含む付着不純物の量を、その特定の化学結合を含まない付着不純物の量と分離して決定することが可能となる。
【００１１】
本発明の装置は、基板表面近傍に形成された絶縁膜の表面に付着した付着不純物の量を測定する不純物量測定装置であって、前記絶縁膜の表面に付着した付着不純物量に関連した所定の電気特性の特性値を求める電気特性測定部と、前記絶縁膜の表面の付着不純物をイオン化するために前記基板表面に光を照射する光照射部と、付着不純物がイオン化される前の状態において前記電気特性測定部によって求められた前記所定の電気特性の第１の測定値と、前記光照射部からの光照射によって付着不純物がイオン化された状態において前記電気特性測定部によって求められた前記所定の電気特性の第２の測定値とから、付着不純物がイオン化される前の状態における付着不純物の量を決定する付着不純物量決定部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
基板表面の絶縁膜に光照射部からの光を照射すると絶縁膜の表面に付着した付着不純物がイオン化される。したがって、この光の照射前と照射後において絶縁膜の表面の付着不純物の量に関連した電気特性の測定値を電気特性測定部で求めれば、この測定値から、光照射前の状態の付着不純物の量を決定できる。
【００１３】
さらに、上記の不純物量測定装置において、前記基板に電圧を印加して前記絶縁膜の表面に電子を供給することによって前記付着不純物をイオン化させる電圧印加部を備えることが好ましい。
【００１４】
こうすれば、光照射によって付着不純物をイオン化させるとともに、電圧印加部が電圧を印加することによっても付着不純物をイオン化させることができるので、光照射のみによってイオン化することに比べて付着不純物を容易にイオン化させることができる。
【００１５】
また、上記の不純物量測定装置において、前記光は、前記付着不純物に含まれる特定種類の化学結合を切断してイオン化できるような特定の波長範囲の光であることが好ましい。
【００１６】
こうすれば、付着不純物に含まれる特定種類の化学結合を切断することができるので、特定の化学結合を含む付着不純物の量を、その特定の化学結合を含まない付着不純物の量と分離して決定することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
Ａ．第１実施例：
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、この発明の第１実施例に使用される光照射装置の構成を示す概念図である。この光照射装置は、直流電源１２および光源１４を含む光源部１５と、光学フィルタ２０と、半導体ウェハ１００を載置するためのステージ３０とを備えている。光源１４は、例えば水銀ランプであり、約２００〜６００ｎｍの波長範囲の光を出射する。出射された光の中で、特定の波長範囲の光のみが光学フィルタ２０を透過して半導体ウェハ１００の表面を照射する。なお、この光照射装置が本発明における光照射部に相当する。
【００１８】
図２は、第１実施例における付着不純物量の測定方法を示す説明図である。図３は、本実施例における付着不純物量の測定手順を示すフローチャートである。ステップＳ１ａでは、まず、半導体ウェハ１００を対象として非接触Ｃ−Ｖ測定を実行し、第１のＣ−Ｖ曲線を求める。ここで使用される非接触Ｃ−Ｖ測定装置は、半導体ウェハ１００の上方にギャップを隔てて測定電極２０１を位置決めし、この状態でＣ−Ｖ測定を行う装置である。このような非接触Ｃ−Ｖ測定装置の構成およびその測定原理については、本出願人により開示された特開平４−３２７０４号公報および特開平４−３２８８４２号公報に記載されているので、ここではその詳細は省略する。なお、この非接触Ｃ−Ｖ測定装置が本発明における電気特性測定部に相当する。
【００１９】
図２（Ａ−１）は、非接触Ｃ−Ｖ測定装置において、測定電極２０１を半導体ウェハ１００の表面の上方に約３５０オングストロームのギャップＧを隔てて位置決めした状態を示している。絶縁膜１０２の表面に示す「ＳＭ」は付着不純物を表している。なお、この明細書においては、絶縁膜１０２の膜中にＮａイオンなどの可動イオンが存在しない場合か、無視できる程度に少ない場合について説明する。
【００２０】
図２（Ａ−２）はステップＳ１ａで得られた第１のＣ−Ｖ曲線Ｆ１を示すグラフである。なお、このＣ−Ｖ測定では、測定電極２０１と半導体ウェハ１００の表面とのギャップＧ（図２（Ａ−１））も測定される。
【００２１】
図３のステップＳ２ａでは、図１に示す光照射装置を用いて、半導体ウェハ１００の表面に紫外光近傍の光を照射する。なお、絶縁膜１０２の厚みは約１００〜１０００オングストロームと極めて薄く、紫外光近傍の光に対してはほぼ透明であると考えることができる。したがって、光は絶縁膜１０２の表面の付着不純物ＳＭを照射するとともに、半導体基板１０１と絶縁膜１０２との界面近傍も照射することができる。図２（Ｂ−１）は、光の照射によって絶縁膜１０２の表面の付着不純物ＳＭがほとんどイオン化された状態を示している。
【００２２】
図２（Ａ−１）に示す絶縁膜１０２の表面の付着不純物ＳＭは、前述したように、主として有機物である。これらの有機物は、共有結合によって多数の原子が結び付ついて形成されている。有機物に含まれる共有結合は、通常、その結合エネルギを超えるエネルギを与えることにより切断される。したがって、半導体ウェハ１００の表面に照射された光は、付着不純物に含まれる共有結合を切断することが可能である。
【００２３】
図４は、付着不純物に含まれる各種の共有結合の結合エネルギを示す説明図である。図４の左欄は共有結合の種類、中欄は各共有結合に対する結合エネルギ、右欄は結合エネルギに相当する光の波長を示している。上述のように図４の中欄に示す結合エネルギより大きなエネルギを有する光（右欄）を照射すれば、左欄に示す付着不純物の共有結合を切断することができる。例えば、「Ｏ−Ｈ」からなる共有結合を含む付着不純物に、その結合エネルギ（約４６２．８ＫＪ／ｍｏｌ）より大きいエネルギを有する光を照射すれば「Ｏ−Ｈ」結合を切ることができる。この場合には、照射光として波長が約２５７．６ｎｍ以下の光を照射すればよい。したがって、約２５０〜約２７０ｎｍの光を照射すれば、図４に示すほとんどの共有結合を切断することができる。このような光を照射すると、付着不純物の共有結合を形成する結合電子対は切断されて、付着不純物は不対電子を有する原子団（ラジカル）となる。このとき付着不純物は活性化された状態となっている。
【００２４】
半導体ウェハ１００に照射された光は、付着不純物の共有結合を切断するとともに、絶縁膜１０２を透過して半導体基板１０１に到達する。半導体基板１０１を照射した光は、半導体基板１０１中の電子にエネルギを与える。
【００２５】
図５は、半導体基板と絶縁膜との界面近傍におけるエネルギバンド図の概略を示す説明図である。図中、Ｅciは絶縁膜１０２の伝導帯の底のエネルギを示しており、Ｅcs，Ｅvsはそれぞれ半導体基板１０１の伝導帯の底のエネルギおよび価電子帯の上端のエネルギを示している。光を照射すると、半導体基板１０１中の電子は、光からエネルギを与えられる。光のエネルギが、絶縁膜１０２のエネルギ障壁（絶縁膜１０２の伝導帯の底のエネルギＥciと価電子帯の上端のエネルギＥvsとの差）より大きい場合には、価電子帯の電子は絶縁膜１０２のエネルギ障壁を超えることができる。なお、シリコン基板にＳｉＯ₂膜が形成されている場合のエネルギ障壁は約４．２５ｅＶであり、このエネルギを超える光を照射した場合には絶縁膜１０２の表面に到達し得る。前述した２５０〜２７０ｎｍの光は、約４．５〜約５．０ｅＶ程度であるため、この光を照射した場合には、電子はエネルギ障壁を容易に超えることができる。
【００２６】
絶縁膜１０２のエネルギ障壁を超えた電子は絶縁膜１０２内に移動して絶縁膜１０２の表面に到達する。絶縁膜１０２の表面に到達した電子は、光照射により活性化された付着不純物に取り込まれる。これにより、絶縁膜１０２の表面の付着不純物ＳＭは負イオン化する。
【００２７】
図３のステップＳ３ａにおいては、図２（Ｂ−１）に示すように付着不純物ＳＭがイオン化された状態で、第２回目の非接触Ｃ−Ｖ測定を実行し、第２のＣ−Ｖ曲線を求める。図２（Ｂ−２）はこうして得られた第２のＣ−Ｖ曲線Ｆ２を第１のＣ−Ｖ曲線Ｆ１とともに示している。第１のＣ−Ｖ曲線Ｆ１は絶縁膜１０２の表面の付着不純物ＳＭがイオン化されていない状態における測定結果であり、また、第２のＣ−Ｖ曲線Ｆ２は絶縁膜１０２の表面の付着不純物ＳＭがほぼすべてイオン化された状態（ＳＭ^-）における測定結果である。
【００２８】
ステップＳ４ａにおいては、第１および第２のＣ−Ｖ測定結果から絶縁膜１０２の表面の付着不純物量を決定する。付着不純物イオンＳＭ^- は絶縁膜１０２の表面に局在しているので、第１と第２のＣ−Ｖ曲線におけるフラットバンド電圧のシフト量△Ｖfbは次の式（１）で与えられる。
【００２９】
ΔＶfb＝−ｑ・Ｎs・Ｇ／ε₀ ・・・（１）
【００３０】
ここで、ｑは電気素量、ε₀ は真空の誘電率、Ｇは絶縁膜１０２と測定電極２０１とのギャップ、Ｎsは単位面積当たりの付着不純物量である。
【００３１】
上記の式（１）を用いて、フラットバンド電圧のシフト量△Ｖfbから付着不純物量Ｎsを決定することができる。なお、式（１）に従った計算は、図示しないコンピュータに備えられた付着不純物量決定部によって実行される。
【００３２】
このように、半導体ウェハ１００に光を照射して付着不純物をイオン化すれば、所定の電気特性の測定値を求めることにより絶縁膜１０２の表面に付着した付着不純物の量を求めることが可能となる。
【００３３】
Ｂ．第２実施例：
図６は、この発明の第２実施例に使用される光照射装置の構成を示す概念図である。この光照射装置は、図１に示す光照射装置とほぼ同じであるが、半導体ウェハ１００に電圧を印加するための電圧発生器２５と電圧印加用電極２７とを備えている。電圧発生器２５は、電圧印加用電極２７と金属製のステージ３０とに接続されており、これによりステージ３０に載置された半導体ウェハ１００に電圧を印加することができる。電圧印加用電極２７としては、半導体ウェハに照射する紫外光近傍の光を透過するものが好ましく、例えば、ＩＴＯ膜（Ｉｎ−Ｓｎ酸化膜）を石英ガラス上に形成したものなどを用いることができる。なお、本実施例の電圧発生器２５と電圧印加用電極２７とが本発明における電圧印加部に相当する。
【００３４】
図７は、本実施例における付着不純物量の測定手順を示すフローチャートである。ステップＳ１ｂ，Ｓ３ｂ，Ｓ４ｂの測定手順は図３に示すステップＳ１ａ，Ｓ３ａ，Ｓ４ａの手順と同じなので詳細な説明は省略する。本実施例においては、ステップＳ２ｂにおいて付着不純物をイオン化させる方法が異なっている。すなわち、ステップＳ２ｂにおいては半導体ウェハ１００に光を照射するとともに半導体ウェハ１００に電圧を印加することにより絶縁膜１０２の表面の付着不純物ＳＭをイオン化する。
【００３５】
ステップＳ２ｂにおいて半導体ウェハ１００に光を照射すると、前述のように、光に照射された付着不純物は、共有結合が切断され、活性化された状態で絶縁膜１０２の表面に存在する。このとき、半導体ウェハ１００に電圧を印加することにより電子を絶縁膜１０２の表面に供給する。なお、半導体ウェハ１００に印加する電圧は、６０Ｈｚ程度の矩形波や正弦波などが適している。
【００３６】
図８は、半導体ウェハに電圧を印加する場合の半導体基板と絶縁膜との界面近傍におけるエネルギバンド図の概略を示す説明図である。図８（ａ）は電圧を印加していない状態におけるバンド図を示しており、図８（ｂ）は電圧を印加した状態におけるバンド図を示している。電圧を印加する前においては、図８（ａ）に示すように照射された光によって十分なエネルギを得た電子が絶縁膜１０２のエネルギ障壁を超え、絶縁膜１０２の表面に達する。
【００３７】
絶縁膜１０２がプラスで半導体基板１０１がマイナスとなるバイアス電圧を印加すると、エネルギバンド構造は、図８（ａ）に示すほぼ平坦な状態から図８（ｂ）に示すように湾曲した状態へと変化する。図８（ｂ）に示すようなエネルギバンド構造が大きく湾曲した状態では、半導体基板１０１内に形成された電界により、電子は絶縁膜１０２のエネルギ障壁を超えるエネルギを得る。この電子は絶縁膜１０２の表面に達することができ、光照射により活性化された付着不純物に取り込まれ、付着不純物を負イオン化する。
【００３８】
このようにイオン化された付着不純物の量をステップＳ４ｂ（図７）で算出することにより付着不純物量を決定することができる。
【００３９】
このように光照射に加えて電圧を印加する場合には、光からエネルギを得た電子が図８（ａ）のように絶縁膜１０２のエネルギ障壁を超えられない場合、すなわち、光のエネルギが小さく半導体基板１０１から絶縁膜１０２の表面に電子が供給できない場合でも、絶縁膜１０２の表面に電子を供給することができるので、光照射により活性化された付着不純物を容易にイオン化することができる。
【００４０】
したがって、光の波長範囲を特定の共有結合のみを切断するのに適した波長範囲に設定すれば、その特定の共有結合を含む付着不純物量をその結合を含まない付着不純物量と分離して測定することができる。すなわち、光の波長を、長波長から短波長へと順に変化させてゆけば、結合エネルギが小さい結合から順に切断してゆくことができる。こうすれば、特定の共有結合を含む付着不純物のみを光照射あるいは電圧印加によりイオン化して、その付着不純物量を求めることができる。なお、照射する光の波長範囲は、光学フィルタ２０（図１）を交換することによって設定することができる。
【００４１】
また、第１および第２においては、付着不純物として共有結合から形成されるものについて説明したが、共有結合から形成されている場合だけでなく、種々の化学結合、例えば、イオン結合や水素結合などから形成される付着不純物についてもイオン化させて、その量を決定することも可能性である。
【００４２】
Ｃ．第３実施例：
図９は、この発明の第３実施例としての不純物量測定装置の構成を示す概念図である。この不純物量測定装置の測定部は、筐体４０の内部に収納されている。筐体４０内には、光源部１５と、光学フィルタ２０と、電圧印加用電極２７と、ステージ３０と、測定電極２０１を有する非接触Ｃ−Ｖ測定部５０と、ステージ３０を水平方向に移動させるためのレール６２と、レール６２に沿ってステージ３０を移動させるモータ６４とが設けられている。なお、電圧印加用電極２７とステージ３０とに接続される電圧発生器については図示を省略している。
【００４３】
非接触Ｃ−Ｖ測定部５０は、前述した特開平４−３２８８４２号公報に記載されている非接触Ｃ−Ｖ測定装置とほぼ同様な基本構成を有する装置である。非接触Ｃ−Ｖ測定部５０にはコンピュータ３００が接続されている。コンピュータ３００の内部には、付着不純物量決定部３２０が備えられており、これにより付着不純物量Ｎsが決定される。
【００４４】
筐体４０は密閉された防塵構造を有しており、ゴミ（例えば、有機物）が半導体ウェハ１００の表面に付着しないようにされている。このような防塵構造については、本出願人により開示された特開平５−３３５３９３号公報に例示されているので、ここではその詳細は省略する。なお、真空ポンプを用いて筐体４０の内部を真空にするようにしてもよい。筐体４０内部を密閉構造（防塵構造や真空構造）にすれば、測定中に半導体ウェハ１００の表面にゴミが付着することを防止することができる。なお、筐体４０の内部に不活性ガス（例えばＮ₂ ）を供給する不活性ガス供給部を設けておき、筐体４０内を不活性ガス雰囲気にするようにしてもよい。
【００４５】
第３実施例においても、前述した図３あるいは図７に示す手順で絶縁膜表面の付着不純物量Ｎsの測定が実行される。第３実施例の装置では、レール６２上を移動させるだけで、光照射の位置とＣ−Ｖ測定の位置とを交換することができるので、全体の処理時間を、第１および第２実施例よりもさらに短縮することができる。
【００４６】
なお、光の光束の幅を比較的小さく絞るための開口部を光源部１５の出射口以下の位置に設けるようにすれば、半導体ウェハ１００上の特定の位置にのみ光を照射することも可能である。こうすれば、半導体ウェハ１００上の複数の位置において付着不純物量Ｎsを測定することができるので、ウェハ表面近傍における付着不純物量の分布を測定することが可能である。なお、付着不純物量の分布測定を行う場合には、ウェハ表面上の測定位置を移動させるために、ステージ３０に２次元的な移動機構を設けておくことが好ましい。
【００４７】
Ｄ．第４実施例：
図１０は、この発明の第４実施例としての不純物量測定装置の構成を示す概念図である。この不純物量測定装置は、図９に示す第３実施例の装置における光学フィルタ２０を分光器７０に置き換え、また、光源部１５と分光器７０との間、および、分光器７０の下側に光伝送管７２，７４を設けた構成を有している。光源部１５と第１の光伝送管７２と分光器７０とは筐体４０の外側に設けられており、第２の光伝送管７４は筐体４０を貫通している。なお、本実施例においては、光源部１５と分光器７０と光伝送管７２，７４とが本発明の光照射部に相当する。
【００４８】
光源部１５から出射された光は、第１の光伝送管７２を介して分光器７０に供給される。分光器７０は、所望の単一波長の光を選択的に出射することができる。分光器７０としては、例えば回折格子を用いた回折格子分光器を用いることが可能である。分光器７０から出射された光は、第２の光伝送管７４によって伝送される。
【００４９】
第２の光伝送管７４の下部の出射口７６から出射された光は、半導体ウェハ１００上の特定の位置を照射する。この時、ステージ３０の図示しない２次元移動機構を用いれば、半導体ウェハ１００表面の任意の位置を測定位置に設定することが可能である。
【００５０】
第４実施例においても、前述した図３あるいは図７に示す手順に従って絶縁膜表面の付着不純物量Ｎsの測定が実行される。第４実施例の装置によれば、分光器７０の設定を変更することによって、付着不純物の特定種類の化学結合を切るのに適した単一波長の光を半導体ウェハ１００上に照射することが容易にできる。特に、絶縁膜中に複数種類の結合が含まれている場合に、照射光の波長を変える毎に付着不純物量の測定を実行すれば、各種の結合を分離して測定することが可能である。なお、第４実施例では、第３実施例と同様に付着不純物量の分布を測定することも可能である。
【００５１】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば以下のような変形も可能である。
【００５２】
（１）上記実施例ではＣ−Ｖ曲線の測定値としてフラットバンド電圧を利用して付着不純物量を決定したが、Ｃ−Ｖ曲線を用いる場合には他の測定値を利用してもよい。すなわち、Ｃ−Ｖ曲線は、絶縁膜の表面に存在するイオン化した付着不純物の影響を受けて変化（シフト）するので、例えば、基板と絶縁膜との界面においてフェルミ準位と真性フェルミ準位とが一致する「ミッドギャップ電圧」と呼ばれる測定値を用いてもよい。
【００５３】
（２）上記実施例ではＣ−Ｖ曲線を用いて付着不純物量を決定したが、Ｃ−Ｖ曲線に限らず、イオン化した付着不純物量に関連した他の電気特性測定法を用いて決定することも可能である。例えば、ＳＰＶ（Surface Photo Voltage ）法や、表面電位測定法、マイクロ波光減衰法等を用いることもできる。一般には、絶縁膜の表面のイオン化した付着不純物量に関連した所定の電気特性を用いて付着不純物量を決定するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例に使用される光照射装置の構成を示す概念図。
【図２】第１実施例における付着不純物量の測定方法を示す説明図。
【図３】第１実施例における付着不純物量の測定手順を示すフローチャート。
【図４】付着不純物に含まれる各種の共有結合の結合エネルギを示す説明図。
【図５】半導体基板と絶縁膜との界面近傍におけるエネルギバンド図の概略を示す説明図。
【図６】この発明の第２実施例に使用される光照射装置の構成を示す概念図。
【図７】第２実施例における付着不純物量の測定手順を示すフローチャート。
【図８】半導体ウェハに電圧を印加する場合の半導体基板と絶縁膜との界面近傍におけるエネルギバンド図の概略を示す説明図。
【図９】この発明の第３実施例としての不純物量測定装置の構成を示す概念図。
【図１０】この発明の第４実施例としての不純物量測定装置の構成を示す概念図。
【符号の説明】
１２…直流電源
１４…光源
１５…光源部
２０…光学フィルタ
２５…電圧発生器
２７…電圧印加用電極
３０…ステージ
４０…筐体
５０…Ｃ−Ｖ測定部
６２…レール
６４…モータ
７０…分光器
７２，７４…光伝送管
７６…出射口
１００…半導体ウェハ
１０１…半導体基板
１０２…絶縁膜
２０１…測定電極
３００…コンピュータ
３２０…付着不純物量決定部
Ｇ…ギャップ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for measuring the amount of adhering impurities attached to the surface of an insulating film formed in the vicinity of a substrate surface.
[0002]
[Prior art]
Adhering impurities such as organic substances may adhere to the surface of an insulating film formed near the surface of a substrate such as a semiconductor wafer. For example, the adhering impurities adhere when the photoresist applied in the wafer process cannot be completely removed or when the semiconductor wafer is stored. Further, moisture remaining in the drying process can also become an adhesion impurity.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Adhered impurities adhering to the surface of the insulating film may be taken into the insulating film in the film forming process of the wafer process. In such a case, for example, there is a demand for evaluating the amount of adhering impurities in order to cause deterioration in characteristics of the semiconductor device such as a decrease in the breakdown voltage of the insulating film.
[0004]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems in the prior art, and provides a technique capable of measuring the amount of adhering impurities adhering to the surface of an insulating film of a substrate such as a semiconductor wafer. Objective.
[0005]
[Means for solving the problems and their functions and effects]
In order to solve at least a part of the problems described above, the method of the present invention is an impurity amount measuring method for measuring the amount of adhering impurities adhering to the surface of an insulating film formed in the vicinity of a substrate surface. Obtaining a first measurement value of a predetermined electrical characteristic in a state where the adhered impurities are adhered to the surface of the insulating film; and (b) irradiating the substrate surface with light to remove the adhered impurities on the surface of the insulating film. An ionization step, (c) a step of obtaining a second measurement value of the predetermined electrical characteristic in a state where the adhesion impurity is ionized, and (d) an adhesion impurity from the first and second measurement values. And a step of determining the amount of adhering impurities in a state before being ionized.
[0006]
When the insulating film on the substrate surface is irradiated with light, the adhering impurities attached to the surface of the insulating film are ionized. Therefore, if the measurement value of the electrical property related to the amount of the attached impurity on the surface of the insulating film is obtained before and after the light irradiation, the amount of the attached impurity in the state before the light irradiation is obtained from these measured values. Can be determined.
[0007]
Further, in the impurity amount measuring method, the step (b) preferably includes a step of ionizing the attached impurity by applying a voltage to the substrate and supplying electrons to the surface of the insulating film.
[0008]
In this way, the adhering impurities can be ionized by light irradiation, and the adhering impurities can be ionized also by applying a voltage. Therefore, the adhering impurities can be easily ionized as compared to ionizing only by light irradiation.
[0009]
In the impurity amount measuring method, the light is preferably light in a specific wavelength range that can be ionized by cutting a specific type of chemical bond contained in the attached impurity.
[0010]
In this way, a specific type of chemical bond contained in the adhering impurity can be cleaved, so that the amount of adhering impurity including the specific chemical bond is separated from the amount of the adhering impurity not including the specific chemical bond. It becomes possible to decide.
[0011]
The apparatus of the present invention is an impurity amount measuring device for measuring the amount of adhering impurities adhering to the surface of an insulating film formed in the vicinity of the substrate surface, and is a predetermined amount related to the amount of adhering impurities adhering to the surface of the insulating film. An electrical property measuring unit for obtaining a characteristic value of the electrical property, a light irradiating unit for irradiating light on the surface of the substrate to ionize adhering impurities on the surface of the insulating film, and a state before the adhering impurities are ionized The first measured value of the predetermined electric characteristic obtained by the electric characteristic measuring unit and the predetermined value obtained by the electric characteristic measuring unit in a state where the adhering impurities are ionized by light irradiation from the light irradiation unit. And an attached impurity amount determining unit that determines the amount of attached impurities in a state before the attached impurities are ionized from the second measured value of the electrical characteristics of
[0012]
When the insulating film on the surface of the substrate is irradiated with light from the light irradiation unit, the attached impurities attached to the surface of the insulating film are ionized. Therefore, if the measured value of the electrical characteristics related to the amount of adhering impurities on the surface of the insulating film before and after the light irradiation is obtained by the electric characteristic measuring unit, the adhering impurities in the state before the light irradiation is obtained from the measured values. The amount of can be determined.
[0013]
Further, the impurity amount measuring apparatus preferably includes a voltage application unit that ionizes the attached impurities by applying a voltage to the substrate and supplying electrons to the surface of the insulating film.
[0014]
In this way, the adhering impurities can be ionized by light irradiation, and the adhering impurities can also be ionized by applying a voltage by the voltage application unit. It can be ionized.
[0015]
In the impurity amount measuring apparatus, the light is preferably light in a specific wavelength range that can be ionized by cutting a specific type of chemical bond contained in the attached impurity.
[0016]
In this way, a specific type of chemical bond contained in the adhering impurity can be cleaved, so that the amount of adhering impurity including the specific chemical bond is separated from the amount of the adhering impurity not including the specific chemical bond. It becomes possible to decide.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A. First embodiment:
Next, embodiments of the present invention will be described based on examples. FIG. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of a light irradiation apparatus used in the first embodiment of the present invention. This light irradiation apparatus includes a light source unit 15 including a DC power source 12 and a light source 14, an optical filter 20, and a stage 30 on which the semiconductor wafer 100 is placed. The light source 14 is a mercury lamp, for example, and emits light having a wavelength range of about 200 to 600 nm. Of the emitted light, only light in a specific wavelength range passes through the optical filter 20 and irradiates the surface of the semiconductor wafer 100. In addition, this light irradiation apparatus is corresponded to the light irradiation part in this invention.
[0018]
FIG. 2 is an explanatory view showing a method for measuring the amount of attached impurities in the first embodiment. FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for measuring the amount of adhering impurities in the present embodiment. In step S1a, first, non-contact CV measurement is performed on the semiconductor wafer 100, and a first CV curve is obtained. The non-contact CV measurement device used here is a device that positions the measurement electrode 201 with a gap above the semiconductor wafer 100 and performs CV measurement in this state. The configuration of such a non-contact CV measuring apparatus and the measurement principle thereof are described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 4-32704 and 4-328842 disclosed by the present applicant. Details thereof are omitted. In addition, this non-contact CV measuring apparatus is equivalent to the electrical property measuring unit in the present invention.
[0019]
2A-1 shows a state in which the measurement electrode 201 is positioned above the surface of the semiconductor wafer 100 with a gap G of about 350 angstroms in the non-contact CV measurement apparatus. “SM” shown on the surface of the insulating film 102 represents an adhering impurity. Note that in this specification, a case where there are no movable ions such as Na ions in the film of the insulating film 102 or a case where the number of ions is negligible will be described.
[0020]
FIG. 2 (A-2) is a graph showing the first CV curve F1 obtained in step S1a. In this CV measurement, the gap G (FIG. 2A-1) between the measurement electrode 201 and the surface of the semiconductor wafer 100 is also measured.
[0021]
In step S2a of FIG. 3, the surface of the semiconductor wafer 100 is irradiated with light in the vicinity of ultraviolet light using the light irradiation apparatus shown in FIG. Note that the thickness of the insulating film 102 is extremely thin, about 100 to 1000 angstroms, and can be considered to be almost transparent to light in the vicinity of ultraviolet light. Therefore, the light can irradiate the adhering impurities SM on the surface of the insulating film 102 and can also irradiate the vicinity of the interface between the semiconductor substrate 101 and the insulating film 102. FIG. 2B-1 shows a state in which the attached impurities SM on the surface of the insulating film 102 are almost ionized by light irradiation.
[0022]
The adhesion impurity SM on the surface of the insulating film 102 illustrated in FIG. 2A-1 is mainly organic as described above. These organic substances are formed by bonding a large number of atoms by covalent bonds. A covalent bond contained in an organic substance is usually broken by applying energy exceeding the bond energy. Therefore, the light irradiated on the surface of the semiconductor wafer 100 can cut the covalent bond contained in the attached impurity.
[0023]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the binding energy of various covalent bonds contained in the attached impurities. The left column of FIG. 4 shows the type of covalent bond, the middle column shows the bond energy for each covalent bond, and the right column shows the wavelength of light corresponding to the bond energy. As described above, by irradiating light (right column) having energy larger than the binding energy shown in the middle column of FIG. 4, the covalent bond of the attached impurity shown in the left column can be broken. For example, the “O—H” bond can be broken by irradiating light having an energy larger than the binding energy (about 462.8 KJ / mol) to the attached impurity including the covalent bond made of “O—H”. In this case, light having a wavelength of about 257.6 nm or less may be irradiated as irradiation light. Therefore, most of the covalent bonds shown in FIG. 4 can be broken by irradiating light of about 250 to about 270 nm. When such light is irradiated, the bonded electron pair that forms the covalent bond of the attached impurity is cut, and the attached impurity becomes an atomic group (radical) having unpaired electrons. At this time, the adhering impurities are in an activated state.
[0024]
The light irradiated to the semiconductor wafer 100 cuts the covalent bond of the attached impurities and passes through the insulating film 102 to reach the semiconductor substrate 101. The light irradiated on the semiconductor substrate 101 gives energy to the electrons in the semiconductor substrate 101.
[0025]
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an outline of an energy band diagram in the vicinity of the interface between the semiconductor substrate and the insulating film. In the figure, Eci represents the energy at the bottom of the conduction band of the insulating film 102, and Ecs and Evs represent the energy at the bottom of the conduction band of the semiconductor substrate 101 and the energy at the top of the valence band, respectively. When light is irradiated, the electrons in the semiconductor substrate 101 are given energy from the light. When the energy of light is larger than the energy barrier of the insulating film 102 (the difference between the energy Eci at the bottom of the conduction band of the insulating film 102 and the energy Evs at the top of the valence band), the electrons in the valence band are 102 energy barriers can be exceeded. Note that the energy barrier when the SiO ₂ film is formed on the silicon substrate is about 4.25 eV, and when the light exceeding this energy is irradiated, the surface of the insulating film 102 can be reached. Since the above-mentioned light of 250 to 270 nm is about 4.5 to about 5.0 eV, electrons can easily exceed the energy barrier when irradiated with this light.
[0026]
Electrons that exceed the energy barrier of the insulating film 102 move into the insulating film 102 and reach the surface of the insulating film 102. The electrons that reach the surface of the insulating film 102 are taken into the attached impurities activated by light irradiation. Thereby, the adhesion impurity SM on the surface of the insulating film 102 is negatively ionized.
[0027]
In step S3a of FIG. 3, the second non-contact CV measurement is performed in a state where the adhering impurity SM is ionized as shown in FIG. 2B-1, and the second CV curve is obtained. Ask for. FIG. 2 (B-2) shows the second CV curve F2 thus obtained together with the first CV curve F1. The first CV curve F1 is a measurement result in a state where the adhesion impurity SM on the surface of the insulating film 102 is not ionized, and the second CV curve F2 is the adhesion impurity SM on the surface of the insulating film 102. Is a measurement result in an almost ionized state (SM ⁻ ).
[0028]
In step S4a, the amount of impurities deposited on the surface of the insulating film 102 is determined from the first and second CV measurement results. Since the adhering impurity ions SM ⁻ are localized on the surface of the insulating film 102, the shift amount ΔVfb of the flat band voltage in the first and second CV curves is given by the following equation (1).
[0029]
ΔVfb = −q · Ns · G / ε ₀ (1)
[0030]
Here, q is the elementary charge, ε ₀ is the vacuum dielectric constant, G is the gap between the insulating film 102 and the measurement electrode 201, and Ns is the amount of adhering impurities per unit area.
[0031]
Using the above equation (1), the attached impurity amount Ns can be determined from the shift amount ΔVfb of the flat band voltage. In addition, the calculation according to Formula (1) is performed by the adhesion impurity amount determination part with which the computer which is not shown in figure was equipped.
[0032]
As described above, if the semiconductor wafer 100 is irradiated with light to ionize the attached impurities, the amount of the attached impurities attached to the surface of the insulating film 102 can be obtained by obtaining a measured value of a predetermined electric characteristic. .
[0033]
B. Second embodiment:
FIG. 6 is a conceptual diagram showing the configuration of the light irradiation apparatus used in the second embodiment of the present invention. This light irradiation apparatus is substantially the same as the light irradiation apparatus shown in FIG. 1, but includes a voltage generator 25 for applying a voltage to the semiconductor wafer 100 and a voltage application electrode 27. The voltage generator 25 is connected to the voltage application electrode 27 and the metal stage 30, whereby a voltage can be applied to the semiconductor wafer 100 placed on the stage 30. The voltage application electrode 27 is preferably one that transmits light in the vicinity of ultraviolet light applied to the semiconductor wafer. For example, an electrode in which an ITO film (In-Sn oxide film) is formed on quartz glass can be used. . In addition, the voltage generator 25 and the voltage application electrode 27 of the present embodiment correspond to a voltage application unit in the present invention.
[0034]
FIG. 7 is a flowchart showing the procedure for measuring the amount of adhering impurities in this embodiment. The measurement procedures in steps S1b, S3b, and S4b are the same as the procedures in steps S1a, S3a, and S4a shown in FIG. In this embodiment, the method for ionizing the adhering impurities in step S2b is different. That is, in step S2b, the semiconductor wafer 100 is irradiated with light and a voltage is applied to the semiconductor wafer 100 to ionize the adhered impurities SM on the surface of the insulating film 102.
[0035]
When the semiconductor wafer 100 is irradiated with light in step S2b, as described above, the attached impurities irradiated to the light exist on the surface of the insulating film 102 in a state where the covalent bond is cut and activated. At this time, electrons are supplied to the surface of the insulating film 102 by applying a voltage to the semiconductor wafer 100. The voltage applied to the semiconductor wafer 100 is suitably a rectangular wave or sine wave of about 60 Hz.
[0036]
FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing an energy band diagram in the vicinity of the interface between the semiconductor substrate and the insulating film when a voltage is applied to the semiconductor wafer. FIG. 8A shows a band diagram when no voltage is applied, and FIG. 8B shows a band diagram when a voltage is applied. Before the voltage is applied, as shown in FIG. 8A, electrons that have obtained sufficient energy by the irradiated light exceed the energy barrier of the insulating film 102 and reach the surface of the insulating film 102.
[0037]
When a bias voltage is applied so that the insulating film 102 is positive and the semiconductor substrate 101 is negative, the energy band structure is changed from a substantially flat state shown in FIG. 8A to a curved state as shown in FIG. 8B. Change. In the state where the energy band structure is greatly curved as shown in FIG. 8B, electrons obtain energy exceeding the energy barrier of the insulating film 102 by the electric field formed in the semiconductor substrate 101. The electrons can reach the surface of the insulating film 102 and are taken into the attached impurities activated by light irradiation, and negatively ionize the attached impurities.
[0038]
The amount of adhering impurities can be determined by calculating the amount of adhering impurities thus ionized in step S4b (FIG. 7).
[0039]
In this way, when a voltage is applied in addition to light irradiation, electrons that have obtained energy from light cannot exceed the energy barrier of the insulating film 102 as shown in FIG. Even when electrons cannot be supplied from the semiconductor substrate 101 to the surface of the insulating film 102, electrons can be supplied to the surface of the insulating film 102, so that the attached impurities activated by light irradiation can be easily ionized. .
[0040]
Therefore, if the wavelength range of light is set to a wavelength range suitable for cutting only a specific covalent bond, the amount of adhering impurities including the specific covalent bond is separated from the amount of adhering impurities not including the bond. can do. That is, if the wavelength of light is changed in order from a long wavelength to a short wavelength, it is possible to sequentially cut from a bond with a smaller binding energy. In this way, only the adhering impurities containing a specific covalent bond can be ionized by light irradiation or voltage application, and the amount of adhering impurities can be determined. In addition, the wavelength range of the light to irradiate can be set by exchanging the optical filter 20 (FIG. 1).
[0041]
Further, in the first and second cases, the impurities formed from the covalent bond as the adhering impurity have been described. However, not only the case where the impurity is formed from the covalent bond but also various chemical bonds such as an ionic bond and a hydrogen bond. It is also possible to ionize and determine the amount of the impurities deposited from the material.
[0042]
C. Third embodiment:
FIG. 9 is a conceptual diagram showing the configuration of an impurity amount measuring apparatus as a third embodiment of the present invention. The measuring unit of this impurity amount measuring device is housed inside the housing 40. Within the housing 40, the light source unit 15, the optical filter 20, the voltage application electrode 27, the stage 30, the non-contact CV measurement unit 50 having the measurement electrode 201, and the stage 30 are moved in the horizontal direction. There are provided a rail 62 and a motor 64 for moving the stage 30 along the rail 62. A voltage generator connected to the voltage application electrode 27 and the stage 30 is not shown.
[0043]
The non-contact CV measurement unit 50 is an apparatus having a basic configuration that is substantially the same as the non-contact CV measurement apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 4-328842. A computer 300 is connected to the non-contact CV measurement unit 50. An adhering impurity amount determining unit 320 is provided inside the computer 300, whereby the adhering impurity amount Ns is determined.
[0044]
The housing 40 has a sealed dust-proof structure so that dust (for example, organic matter) does not adhere to the surface of the semiconductor wafer 100. Such a dustproof structure is exemplified in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-335393 disclosed by the present applicant, and the details thereof are omitted here. Note that the inside of the housing 40 may be evacuated using a vacuum pump. If the inside of the housing 40 has a sealed structure (dustproof structure or vacuum structure), it is possible to prevent dust from adhering to the surface of the semiconductor wafer 100 during measurement. In addition, an inert gas supply unit that supplies an inert gas (for example, N ₂ ) may be provided inside the housing 40 so that the inside of the housing 40 is in an inert gas atmosphere.
[0045]
Also in the third embodiment, the measurement of the amount Ns of adhering impurities on the surface of the insulating film is performed by the procedure shown in FIG. 3 or FIG. In the apparatus of the third embodiment, the position of light irradiation and the position of CV measurement can be exchanged only by moving on the rail 62, so that the entire processing time can be changed according to the first and second embodiments. Can be further shortened.
[0046]
In addition, if an opening for narrowing the width of the light beam is provided at a position below the emission port of the light source unit 15, light can be irradiated only at a specific position on the semiconductor wafer 100. It is. In this way, since the amount of adhering impurities Ns can be measured at a plurality of positions on the semiconductor wafer 100, the distribution of the amount of adhering impurities in the vicinity of the wafer surface can be measured. When performing distribution measurement of the amount of adhering impurities, it is preferable to provide a two-dimensional movement mechanism on the stage 30 in order to move the measurement position on the wafer surface.
[0047]
D. Fourth embodiment:
FIG. 10 is a conceptual diagram showing the configuration of an impurity amount measuring apparatus as a fourth embodiment of the present invention. In this impurity amount measuring apparatus, the optical filter 20 in the apparatus of the third embodiment shown in FIG. 9 is replaced with a spectroscope 70, and between the light source unit 15 and the spectroscope 70 and below the spectroscope 70. The optical transmission tubes 72 and 74 are provided. The light source unit 15, the first light transmission tube 72, and the spectrometer 70 are provided outside the housing 40, and the second light transmission tube 74 penetrates the housing 40. In the present embodiment, the light source unit 15, the spectroscope 70, and the light transmission tubes 72 and 74 correspond to the light irradiation unit of the present invention.
[0048]
The light emitted from the light source unit 15 is supplied to the spectroscope 70 via the first light transmission tube 72. The spectroscope 70 can selectively emit light having a desired single wavelength. As the spectrometer 70, for example, a diffraction grating spectrometer using a diffraction grating can be used. The light emitted from the spectroscope 70 is transmitted by the second light transmission tube 74.
[0049]
The light emitted from the emission port 76 below the second light transmission tube 74 irradiates a specific position on the semiconductor wafer 100. At this time, if a two-dimensional moving mechanism (not shown) of the stage 30 is used, an arbitrary position on the surface of the semiconductor wafer 100 can be set as a measurement position.
[0050]
Also in the fourth embodiment, the measurement of the amount Ns of adhering impurities on the surface of the insulating film is executed according to the procedure shown in FIG. 3 or FIG. According to the apparatus of the fourth embodiment, by changing the setting of the spectrometer 70, it is possible to irradiate the semiconductor wafer 100 with light having a single wavelength suitable for breaking a specific type of chemical bond of the attached impurities. Easy to do. In particular, when the insulating film contains a plurality of types of bonds, it is possible to measure various types of bonds separately by measuring the amount of adhering impurities every time the wavelength of irradiation light is changed. . In the fourth embodiment, it is also possible to measure the distribution of the amount of attached impurities as in the third embodiment.
[0051]
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.
[0052]
(1) In the above-described embodiment, the amount of adhering impurities is determined using a flat band voltage as a measurement value of the CV curve. However, when using the CV curve, other measurement values may be used. That is, the CV curve changes (shifts) under the influence of ionized adhesion impurities existing on the surface of the insulating film. For example, the Fermi level and the intrinsic Fermi level at the interface between the substrate and the insulating film You may use the measured value called "midgap voltage" which corresponds.
[0053]
(2) In the above embodiment, the amount of adhering impurities is determined using the CV curve. However, the amount of adhering impurities is not limited to the CV curve, and is determined using other electrical characteristic measurement methods related to the amount of ionized adhering impurities. Is also possible. For example, an SPV (Surface Photo Voltage) method, a surface potential measurement method, a microwave light attenuation method, or the like can be used. In general, the amount of adhering impurities may be determined using predetermined electrical characteristics related to the amount of ionizing adhering impurities on the surface of the insulating film.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a light irradiation apparatus used in a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method for measuring the amount of attached impurities in the first embodiment.
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for measuring the amount of attached impurities in the first embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing binding energies of various types of covalent bonds contained in attached impurities.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an outline of an energy band diagram in the vicinity of an interface between a semiconductor substrate and an insulating film.
FIG. 6 is a conceptual diagram showing the configuration of a light irradiation apparatus used in a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for measuring the amount of attached impurities in the second embodiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an outline of an energy band diagram in the vicinity of an interface between a semiconductor substrate and an insulating film when a voltage is applied to a semiconductor wafer.
FIG. 9 is a conceptual diagram showing the configuration of an impurity amount measuring apparatus as a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a conceptual diagram showing the configuration of an impurity amount measuring apparatus as a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... DC power supply 14 ... Light source 15 ... Light source part 20 ... Optical filter 25 ... Voltage generator 27 ... Voltage application electrode 30 ... Stage 40 ... Case 50 ... CV measurement part 62 ... Rail 64 ... Motor 70 ... Spectroscope 72, 74 ... optical transmission tube 76 ... exit port 100 ... semiconductor wafer 101 ... semiconductor substrate 102 ... insulating film 201 ... measurement electrode 300 ... computer 320 ... attached impurity amount determining part G ... gap

Claims

An impurity amount measuring method for measuring the amount of attached impurities attached to the surface of an insulating film formed in the vicinity of a substrate surface,
(A) obtaining a first measurement value of a predetermined electrical characteristic in a state in which an impurity is adhered to the surface of the insulating film;
(B) ionizing adhering impurities on the surface of the insulating film by irradiating the substrate surface with light;
(C) obtaining a second measured value of the predetermined electrical characteristic in a state where the adhering impurities are ionized;
(D) determining the amount of adhering impurities in a state before the adhering impurities are ionized from the first and second measured values;
An impurity amount measuring method comprising:

The impurity amount measuring method according to claim 1, further comprising:
The step (b) includes a step of ionizing the attached impurities by applying a voltage to the substrate and supplying electrons to the surface of the insulating film.

The impurity amount measuring method according to claim 1 or 2,
The impurity amount measuring method, wherein the light is light in a specific wavelength range that can be ionized by cutting a specific type of chemical bond included in the attached impurity.

An impurity amount measuring device that measures the amount of adhering impurities adhering to the surface of an insulating film formed in the vicinity of a substrate surface,
An electrical characteristic measurement unit for obtaining a characteristic value of a predetermined electrical characteristic related to the amount of impurities deposited on the surface of the insulating film;
A light irradiation unit for irradiating the substrate surface with light in order to ionize impurities deposited on the surface of the insulating film;
The first measured value of the predetermined electrical characteristic obtained by the electrical property measuring unit in a state before the adhered impurity is ionized, and the adhered impurity is ionized by light irradiation from the light irradiating unit. From the second measured value of the predetermined electrical characteristics obtained by the electrical property measurement unit, an adhesion impurity amount determination unit for determining the amount of the adhesion impurity in a state before the adhesion impurity is ionized,
An impurity measuring apparatus comprising:

The impurity amount measuring apparatus according to claim 4, further comprising:
An impurity amount measuring apparatus comprising a voltage application unit that ionizes the attached impurities by applying a voltage to the substrate and supplying electrons to the surface of the insulating film.

The impurity amount measuring apparatus according to claim 4 or 5,
The said light is an impurity amount measuring apparatus which is light of a specific wavelength range which can cut | disconnect and ionize the specific kind of chemical bond contained in the said adhesion impurity.