JP4339997B2 - 分析用標準試料のデータ取得方法、並びにこの標準試料を用いたx線分析方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン基板のような半導体基板の試料の表面に存在する金属物質を蛍光X線分析法で定量分析するための検量線作成に用いられる分析用標準試料と、そのデータ取得方法、並びにこの標準試料を用いたX線分析方法および装置に関するものである。
ここで、金属物質とは、金属または金属元素の化合物のことをいう。
【0002】
【従来の技術】
従来から、シリコン基板のような半導体基板上に各種デバイスを配置した製品を製造する製造工程における基板表面の金属汚染管理に、全反射蛍光X線分析装置が用いられている。この装置を用いて、例えばシリコン基板のような試料の表面に1次X線を微小な所定の入射角度で照射し、試料表面に存在する例えば鉄、ニッケル、銅、亜鉛等の金属汚染物質から発生した蛍光X線強度を測定して分析する。
【0003】
製造工程によって金属汚染物質の付着形態が変化する場合、全反射蛍光X線分析装置により測定される蛍光X線強度も付着形態の変化に応じて変化する。このため、正確な定量分析を行うためには、試料の付着形態に類似した標準試料を用いる必要がある。試料表面の付着形態としては、例えばフィルム状のもの、粒状のもの等がある。フィルム状の付着形態をもつ金属汚染分析用標準試料は、例えばスピンコート法や浸漬法を用いて作製され、粒状のものは、このフィルム状のものをフッ化水素雰囲気中で処理して粒状に変化させることにより、作製される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来においては、フィルム状、粒状といった複数の付着形態に応じて、複数の標準試料が必要となるので、標準試料の作製作業の負担が大きくなり、その試料管理も煩雑となる。また、従来は、フィルム状か粒状のいずれかの付着形態の標準試料だけで、フィルム状と粒状の中間的な付着形態の標準試料を得ることが困難であったため、この中間的な付着形態の試料についての定量分析が困難であった。
【0005】
本発明は、前記の問題点を解決して、単品で複数の金属物質の付着形態を有することができる分析用標準試料のデータ取得方法、並びにこの標準試料を用いたX線分析方法および装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項1に係る分析用標準試料のデータ取得方法は、同一基板上に存在する金属物質が、粒状およびフィルム状の2つの付着形態を有する分析用標準試料について、分析視野の範囲内に前記2つの付着形態を有する部位を存在させ、それぞれの部位が占める面積を変化させるように試料台を移動させ、移動した各位置においてX線の入射角度を変化させて測定を行うことを特徴とする。
【0009】
本発明によれば、分析視野の範囲内に複数の付着形態を有する部位を存在させ、それぞれの部位が占める面積を変化させるように移動させて測定を行うことにより、単品の分析用標準試料だけで、容易に複数の付着形態のデータのみならず複数の試料の中間的付着形態のデータをも取得することができる。
【0010】
本発明の請求項2に係るX線分析方法は、同一基板上に存在する金属物質が、粒状およびフィルム状の2つの付着形態を有する分析用標準試料を用い、分析視野の範囲内に前記2つの付着形態を有する部位を存在させ、それぞれの部位が占める面積を変化させるように試料台を移動させ、移動した各位置においてX線の入射角度を変化させて複数の測定を行い、前記2つの付着形態を有する分析用標準試料のデータを取得し、その複数の分析用標準試料のデータの中から、未知試料のデータに最も類似したデータを選択し、選択された分析用標準試料のX線強度と未知試料のX線強度との関係から、未知試料の表面に存在する金属物質の量を決定することを特徴とする。
ここで、前記「類似」とは、X線強度の入射角度依存性における類似を意味する。
【0011】
本発明の請求項3に係る蛍光X線分析装置は、基板表面に存在する被測定物に1次X線を照射するX線源と、この被測定物から発生した蛍光X線を検出する検出器と、被測定物と検出器との相対位置を変化させる位置調整手段と、1次X線を相異なる複数の入射角度で被測定物に照射する入射角調整手段とを備えた蛍光X線分析装置であって、被測定物と検出器との相対位置、1次X線の入射角度および蛍光X線の強度からなるデータを保存する記憶手段と、同一基板上に存在する金属物質が、粒状およびフィルム状の2つの付着形態を有する分析用標準試料と、前記位置調整手段によって分析視野の範囲内に前記2つの付着形態を有する部位を存在させ、それぞれの部位が占める面積を変化させるように試料台を移動させ、移動した各位置において前記X線源からのX線の入射角度を前記入射角調整手段によって変化させて分析用標準試料からの蛍光X線を前記検出器で検出して複数の測定を行い、前記2つの付着形態を有する分析用標準試料のデータを取得し、その取得したデータを前記記憶手段に保存した複数の分析用標準試料のデータの中から、未知試料のデータに最も類似したデータを選択する選択手段と、前記記憶手段に保存された分析用標準試料のX線強度と未知試料のX線強度との関係から、未知試料の表面に存在する金属物質の量を決定する決定手段とを備えている。
【0012】
本発明によれば、複数の分析用標準試料のデータの中から、未知試料のデータに最も類似したデータを選択するので、容易かつ正確に未知試料の表面に存在する金属物質の量を決定することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る金属汚染分析用標準試料の作製方法を示す。まず、例えばスピンコート法を用いて、シリコン基板20の一方の主面の全体にニッケルのような金属汚染物質23を塗布してフィルム状の付着形態を有する試料を作製する。シリコン基板20の前記主面には酸化膜(SiO2 )21が形成されている。そして、図1(a)のように、例えば、この試料の主面の半分をテフロン板のようなマスク材60でマスクする。つぎに、この試料を、フッ化水素雰囲気に置換されたフッ素樹脂製の密閉ボックス(図示せず)中に数分間放置する。すると、マスクされなくてフッ化水素に曝された主面の半分では、基板表面上に付着している金属汚染物質は基板表面の酸化膜(SiO2 )21とともに溶解して、基板表面に結露する。そして、基板を密閉ボックスから取り出し、大気中で乾燥させると、結露した物質が粒状に乾燥する。その粒径は0.1〜10μm程度である。最後に、マスク材60を取り除くと、図1(b)のように、マスクされた領域Bでは金属汚染物質23がフィルム状で存在し、マスクされていない領域Aでは金属汚染物質23が粒状で存在する、2つの試料付着形態を有する単品の金属汚染分析用標準試料が作製される。こうして得られた試料は、シリコン基板20の主面に沿って分割された2つの領域を有しており、この例では、領域A、Bはほぼ同一の面積を有しているが、一方の領域の面積が他方の領域の面積より大きくなるようにしてもよい。
【0014】
なお、前記シリコン基板20上の全領域または領域Bについて金属汚染物質を塗布(スピンコート)してフィルム状の付着形態としたのち、図2のように、金属汚染物質23を含む溶液を領域Aに滴下し、その溶液を乾燥させて粒状に変化させることにより、図1の金属汚染分析用標準試料と同様に、領域Aでは金属汚染物質が粒状で存在し、領域Bでは金属汚染物質がフィルム状で存在する金属汚染分析用標準試料を作製してもよい。また、金属汚染物質を含む溶液を領域Aに滴下する代わりに、金属汚染物質そのもの、例えば金属汚染物質がニッケルの場合は金属ニッケルやニッケル化合物の粒子を領域Aに塗布することにより、同様の金属汚染分析用標準試料を作製するようにしてもよい。
【0015】
前記のように作製された金属汚染分析用標準試料のデータ取得は、図3の全反射蛍光X線分析装置を用いて行われる。図3の装置は、X線を発生させるX線源2と、X線源2からのX線を回折させて単色化させ、得られた1次X線B1を試料台70上のシリコン基板のような試料50の表面(主面)に向かって微小な所定の入射角度(例えば、0.05°〜0.2°)で入射させる分光結晶3と、試料50表面に対向して、1次X線B1を受けた試料50からの蛍光X線B3を検出する検出器4と、検出した蛍光X線を分析する波高分析器6とを備えており、試料50の試料表面に存在する金属汚染物質から発生した蛍光X線B3を分析する。試料50をのせる試料台70には、それぞれ図示していないが、試料(被測定物)50と検出器4との相対位置を変化させる位置調整手段、および1次X線B1を相異なる複数の入射角度で試料50に照射する入射角調整手段が設けられており、試料50に対して任意の入射角度および位置で1次X線B1が照射される。本装置は、さらに、装置全体を制御するコントローラ8および表示手段9を備えている。
【0016】
以下、本発明の一実施形態に係る金属汚染分析用標準試料のデータ取得方法について説明する。まず、図3の全反射蛍光X線分析装置の試料台70を移動させて、前記した金属汚染分析用標準試料をそれぞれ相異なる複数の測定位置、つまり検出器4の分析視野Eにおいて、1次X線B1を相異なる複数の入射角度で照射して蛍光X線B3の強度を測定する。1次X線B1の金属汚染分析用標準試料に対する照射スポットは例えば30mm×50mmであり、測定位置(検出器4の分析視野)のエリアの例えば直径20mmより広くなっており、1次X線B1により測定位置のエリア内が十分に照射される。
【0017】
前記複数の測定位置には、図4に示すように、分析視野の全てに領域A(粒状)が位置するような中心座標を持つ測定位置M1、分析視野の全てに領域B(フィルム状)が位置するような中心座標を持つ測定位置M11がある。この測定位置M1とM11との間に、領域AおよびBの割合を種々変化させた多数の測定位置M2〜M10が含まれる。
【0018】
各測定位置での測定結果を図5に示す。横軸は入射角度(°)、縦軸は蛍光X線強度(cps)である。測定位置M1における測定データは典型的な粒状試料のパターンであり、測定位置M11における測定データは典型的なフィルム状試料のパターンである。測定位置M2〜M10における測定データは粒状とフィルム状試料の中間的なパターンである。測定位置が測定位置M1に近づく程、より粒状に近いパターンとなり、測定位置M11に近づく程、よりフィルム状に近いパターンとなる。前記金属汚染分析用標準試料の各測定位置におけるパターンは、検出器4の分析視野における粒状のエリアとフィルム状のエリアが占める面積の割合(すなわち、金属汚染物質粒子の個数)で決まる。
【0019】
こうして、検出器4の分析視野の範囲内に複数の試料付着形態を有する部位を存在させ、それぞれの部位が占める面積を変化させるように移動させて測定を行うことにより、単品の金属汚染分析用標準試料だけで、容易に複数の付着形態のデータのみならず複数の試料の中間的付着形態のデータをも取得することができる。
【0020】
つぎに、前記複数の試料付着形態を有する金属汚染分析用標準試料を用いた蛍光X線分析方法について説明する。
図3の全反射蛍光X線分析装置において、コントローラ8は、未知試料(被測定物)と検出器4との相対位置、1次X線B1の入射角度および蛍光X線B3の強度からなるデータを保存する記憶手段12と、複数の金属汚染分析用標準試料のデータの中から、未知試料のデータに最も類似したデータを選択する選択手段14と、金属汚染分析用標準試料のX線強度と未知試料のX線強度との関係から、未知試料の表面に存在する汚染物質の量を決定する決定手段16とを備えている。
【0021】
まず、前記金属汚染分析用標準試料、図5の測定データおよび中心座標のデータ表はユーザーに渡される。ユーザーは、上記と同様に図3の全反射蛍光X線分析装置を用いて、未知試料の入射角度を連続変化させた図5のような測定データを取得する。これら測定データは記憶手段12に保存される。そして、選択手段14により、予めユーザーに渡された図5の測定データと最も類似するような測定位置M1〜M11を見つける。つぎに、決定手段16により、その測定位置の中心座標を予めユーザーに渡した中心座標のデータ表から選んで、その中心座標位置で標準試料を測定し、検量線を作成する。この検量線を用いて蛍光X線分析法で未知試料の定量分析を行う。こうして、未知試料の表面に存在する汚染物質の量が決定される。また、この一連の作業は、パーソナルコンピュータ上で自動的に行うこともできる。
【0022】
こうして、複数の金属汚染分析用標準試料のデータの中から、未知試料のデータに最も類似したデータを選択するので、容易かつ正確に未知試料の表面に存在する汚染物質の量を決定することができる。
【0023】
なお、本分析用標準試料、そのデータ取得方法、X線分析方法および装置は、汚染分析用に限られるものではなく、品質管理分析、組成分析、物質調査分析、研究開発分析などにも用いられる。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の一構成によれば、単品で複数の金属物質の付着形態を有する分析用標準試料を得ることができる。
本発明の他の構成によれば、単品の分析用標準試料だけで、容易に複数の付着形態のデータのみならず複数の試料の中間的付着形態のデータをも取得することができる。
本発明のさらに他の構成によれば、複数の分析用標準試料のデータの中から、未知試料のデータに最も類似したデータを選択するので、容易かつ正確に未知試料の表面に存在する金属物質の量を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る金属汚染分析用標準試料の作製方法を示す概略構成図である。
【図2】本発明の他の実施形態に係る金属汚染分析用標準試料の作製方法を示す概略構成図である。
【図3】本発明にかかる金属汚染分析用標準試料のデータ取得方法に用いられる全反射蛍光X線分析装置を示す概略構成図である。
【図4】金属汚染分析用標準試料の測定位置を示す平面図である。
【図5】金属汚染分析用標準試料の各測定位置における入射角度と蛍光X線強度との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
4…検出器、20…シリコン基板、23…金属汚染物質、50…試料、60…マスク、70…試料台、B1…1次X線、B3…蛍光X線。
Claims (3)
- 同一基板上に存在する金属物質が、粒状およびフィルム状の2つの付着形態を有する分析用標準試料について、分析視野の範囲内に前記2つの付着形態を有する部位を存在させ、それぞれの部位が占める面積を変化させるように試料台を移動させ、移動した各位置においてX線の入射角度を変化させて測定を行うことを特徴とする分析用標準試料のデータ取得方法。
- 同一基板上に存在する金属物質が、粒状およびフィルム状の2つの付着形態を有する分析用標準試料を用い、分析視野の範囲内に前記2つの付着形態を有する部位を存在させ、それぞれの部位が占める面積を変化させるように試料台を移動させ、移動した各位置においてX線の入射角度を変化させて複数の測定を行い、前記2つの付着形態を有する分析用標準試料のデータを取得し、その複数の分析用標準試料のデータの中から、未知試料のデータに最も類似したデータを選択し、選択された分析用標準試料のX線強度と未知試料のX線強度との関係から、未知試料の表面に存在する金属物質の量を決定することを特徴とするX線分析方法。
- 基板表面に存在する被測定物に1次X線を照射するX線源と、この被測定物から発生した蛍光X線を検出する検出器と、被測定物と検出器との相対位置を変化させる位置調整手段と、1次X線を相異なる複数の入射角度で被測定物に照射する入射角調整手段とを備えた蛍光X線分析装置であって、被測定物と検出器との相対位置、1次X線の入射角度および蛍光X線の強度からなるデータを保存する記憶手段と、同一基板上に存在する金属物質が、粒状およびフィルム状の2つの付着形態を有する分析用標準試料と、前記位置調整手段によって分析視野の範囲内に前記2つの付着形態を有する部位を存在させ、それぞれの部位が占める面積を変化させるように試料台を移動させ、移動した各位置において前記X線源からのX線の入射角度を前記入射角調整手段によって変化させて分析用標準試料からの蛍光X線を前記検出器で検出して複数の測定を行い、前記2つの付着形態を有する分析用標準試料のデータを取得し、その取得したデータを前記記憶手段に保存した複数の分析用標準試料のデータの中から、未知試料のデータに最も類似したデータを選択する選択手段と、前記記憶手段に保存された分析用標準試料のX線強度と未知試料のX線強度との関係から、未知試料の表面に存在する金属物質の量を決定する決定手段とを備えた蛍光X線分析装置。
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