JPH0599865A - 全反射蛍光ｘ線分析装置を用いた不純物分析方法 - Google Patents
全反射蛍光ｘ線分析装置を用いた不純物分析方法Info
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- JPH0599865A JPH0599865A JP28355091A JP28355091A JPH0599865A JP H0599865 A JPH0599865 A JP H0599865A JP 28355091 A JP28355091 A JP 28355091A JP 28355091 A JP28355091 A JP 28355091A JP H0599865 A JPH0599865 A JP H0599865A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高感度で不純物の測定ができ、かつ、複数の
測定装置での測定の基準を得ることができる全反射蛍光
Ｘ線分析装置を用いた不純物分析方法を提供する。 【構成】 タングステンの特定Ｘ線（Ｗ−Ｌβ1線）を
面方位が｛１００｝のシリコンウェーハ１２のミラー表
面に〈０１１〉方位から入射角を連続的に変えて入射す
る。このＸ線の回折強度を測定する。同様にシリコンの
特定Ｘ線についても入射角を連続的に変更してその回折
強度を測定する。２つの回折強度を同一の入射角につい
てそれぞれその比を演算し、入射角を増加していくとそ
の比の変化の割合が最大となる入射角（０．１０゜）を
見いだす。そして、入射方位も特定の方位とすることに
より、高感度で不純物濃度を測定することができる。ま
た、このような入射角を基準とすると複数のＴＸＲＦ装
置で同一条件で測定することができる。
測定装置での測定の基準を得ることができる全反射蛍光
Ｘ線分析装置を用いた不純物分析方法を提供する。 【構成】 タングステンの特定Ｘ線（Ｗ−Ｌβ1線）を
面方位が｛１００｝のシリコンウェーハ１２のミラー表
面に〈０１１〉方位から入射角を連続的に変えて入射す
る。このＸ線の回折強度を測定する。同様にシリコンの
特定Ｘ線についても入射角を連続的に変更してその回折
強度を測定する。２つの回折強度を同一の入射角につい
てそれぞれその比を演算し、入射角を増加していくとそ
の比の変化の割合が最大となる入射角（０．１０゜）を
見いだす。そして、入射方位も特定の方位とすることに
より、高感度で不純物濃度を測定することができる。ま
た、このような入射角を基準とすると複数のＴＸＲＦ装
置で同一条件で測定することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ウェーハ表面の不純物
の定性、定量分析を可能とした全反射蛍光Ｘ線分析装置
を用いた不純物分析方法に関する。
の定性、定量分析を可能とした全反射蛍光Ｘ線分析装置
を用いた不純物分析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの高集積度化が進むにし
たがって、シリコンウェーハ表面の清浄度を高めること
が要求されている。したがって、シリコンウェーハ表面
に付着する極微量な汚染物質も正確に管理しなければな
らないこととなる。
たがって、シリコンウェーハ表面の清浄度を高めること
が要求されている。したがって、シリコンウェーハ表面
に付着する極微量な汚染物質も正確に管理しなければな
らないこととなる。
【０００３】このシリコンウェーハ上の微量金属汚染の
検出、評価装置として全反射蛍光Ｘ線分析装置（ＴＸＲ
Ｆ装置）がある。この装置は、Ｘ線が物質面に対して非
常に低い角度で入射すると、この入射Ｘ線がその物質表
面で全反射することを利用したものである。すなわち、
励起Ｘ線を試料に対して非常に低い角度で照射し、励起
に寄与しないＸ線をサンプルホルダ面で全反射させて、
蛍光Ｘ線を半導体Ｘ線検出器（ＳＳＤ）で検出するもの
である。
検出、評価装置として全反射蛍光Ｘ線分析装置（ＴＸＲ
Ｆ装置）がある。この装置は、Ｘ線が物質面に対して非
常に低い角度で入射すると、この入射Ｘ線がその物質表
面で全反射することを利用したものである。すなわち、
励起Ｘ線を試料に対して非常に低い角度で照射し、励起
に寄与しないＸ線をサンプルホルダ面で全反射させて、
蛍光Ｘ線を半導体Ｘ線検出器（ＳＳＤ）で検出するもの
である。
【０００４】そして、このようなＴＸＲＦ装置において
は、例えば０．０５〜０．１０゜の入射角でＸ線を試料
に入射し、発生する蛍光Ｘ線の強度（積分強度）を測定
していた。
は、例えば０．０５〜０．１０゜の入射角でＸ線を試料
に入射し、発生する蛍光Ｘ線の強度（積分強度）を測定
していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の不純物分析方法によれば、測定することがで
きる不純物の濃度としては１０10ａｔｏｍｓ／ｃｍ3が
限界であり、これより低い濃度の不純物は検出すること
ができなかった。また、Ｘ線の入射角をどの値に設定し
て測定すると最高の感度で測定することができるか不明
であり、その基準となるものがなかった。このため、複
数のＴＸＲＦ装置での測定結果を比較することができな
かった。
うな従来の不純物分析方法によれば、測定することがで
きる不純物の濃度としては１０10ａｔｏｍｓ／ｃｍ3が
限界であり、これより低い濃度の不純物は検出すること
ができなかった。また、Ｘ線の入射角をどの値に設定し
て測定すると最高の感度で測定することができるか不明
であり、その基準となるものがなかった。このため、複
数のＴＸＲＦ装置での測定結果を比較することができな
かった。
【０００６】そこで、発明者は、全反射蛍光Ｘ線分析装
置を用いて実際に不純物を分析することにより、以下の
知見を得た。すなわち、全反射蛍光Ｘ線分析装置におい
て、タングステンの特性Ｘ線（ＷＬβ線）をその入射角
を変更して入射し、それぞれの入射角における入射Ｘ線
（ＷＬβ線）の回折強度及びシリコンの蛍光Ｘ線強度を
測定する。そして、同一入射角でのこれらの回折Ｘ線の
強度の比を算出し、各入射角毎にこの比の値をグラフと
した。この結果、面方向｛１００｝のシリコンウェーハ
にその平面方向で［０１１］の方位からタングステンの
特性Ｘ線を入射すると、その入射角がある値のとき上記
回折強度の比が急変する現象を見い出した。これは入射
した特性Ｘ線の波の性質が例えばエバネッセント波の状
態から平面波の状態に変わるためと考えられる。そこ
で、本発明者は、上記入射角、入射方位からシリコンウ
ェーハに対してＸ線を照射すると、従来に比較して高感
度で不純物を分析することができることを見い出したも
のである。
置を用いて実際に不純物を分析することにより、以下の
知見を得た。すなわち、全反射蛍光Ｘ線分析装置におい
て、タングステンの特性Ｘ線（ＷＬβ線）をその入射角
を変更して入射し、それぞれの入射角における入射Ｘ線
（ＷＬβ線）の回折強度及びシリコンの蛍光Ｘ線強度を
測定する。そして、同一入射角でのこれらの回折Ｘ線の
強度の比を算出し、各入射角毎にこの比の値をグラフと
した。この結果、面方向｛１００｝のシリコンウェーハ
にその平面方向で［０１１］の方位からタングステンの
特性Ｘ線を入射すると、その入射角がある値のとき上記
回折強度の比が急変する現象を見い出した。これは入射
した特性Ｘ線の波の性質が例えばエバネッセント波の状
態から平面波の状態に変わるためと考えられる。そこ
で、本発明者は、上記入射角、入射方位からシリコンウ
ェーハに対してＸ線を照射すると、従来に比較して高感
度で不純物を分析することができることを見い出したも
のである。
【０００７】そこで、本発明は、高感度で不純物の測定
ができる全反射蛍光Ｘ線分析装置を用いた不純物分析方
法を提供するものである。
ができる全反射蛍光Ｘ線分析装置を用いた不純物分析方
法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、試料を保持するサンプルホルダと、この試料に対し
て低角度でＸ線を照射するＸ線照射機構と、この試料か
ら発生した蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器と、を備えた
全反射蛍光Ｘ線分析装置を用いて該試料の不純物を分析
する全反射蛍光Ｘ線分析装置を用いた不純物分析方法に
おいて、全反射条件を満たす任意の入射角にて試料の平
面方向に対してタングステンの特性Ｘ線の入射方位を変
更して入射し、このタングステンの特性Ｘ線の回折強度
を測定することにより、このタングステンの特性Ｘ線の
回折強度が最大となる入射方位を設定し、この入射方位
にてタングステンの特性Ｘ線をその入射角を連続的に変
化させて入射し、その入射角毎に該タングステンの特性
Ｘ線の回折強度及びシリコンの蛍光Ｘ線強度を測定し、
同一入射角でのこれらのタングステンの特性Ｘ線の回折
強度とシリコンの蛍光Ｘ線の強度との比を各入射角につ
いて算出し、この比が上記入射角が大きくなるにしたが
い変化する場合のその変化の割合が最大となる入射角を
設定し、上記入射方位で、かつ、上記入射角以上の入射
角で試料に対してＸ線を照射する全反射蛍光Ｘ線分析装
置を用いた不純物分析方法である。
は、試料を保持するサンプルホルダと、この試料に対し
て低角度でＸ線を照射するＸ線照射機構と、この試料か
ら発生した蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器と、を備えた
全反射蛍光Ｘ線分析装置を用いて該試料の不純物を分析
する全反射蛍光Ｘ線分析装置を用いた不純物分析方法に
おいて、全反射条件を満たす任意の入射角にて試料の平
面方向に対してタングステンの特性Ｘ線の入射方位を変
更して入射し、このタングステンの特性Ｘ線の回折強度
を測定することにより、このタングステンの特性Ｘ線の
回折強度が最大となる入射方位を設定し、この入射方位
にてタングステンの特性Ｘ線をその入射角を連続的に変
化させて入射し、その入射角毎に該タングステンの特性
Ｘ線の回折強度及びシリコンの蛍光Ｘ線強度を測定し、
同一入射角でのこれらのタングステンの特性Ｘ線の回折
強度とシリコンの蛍光Ｘ線の強度との比を各入射角につ
いて算出し、この比が上記入射角が大きくなるにしたが
い変化する場合のその変化の割合が最大となる入射角を
設定し、上記入射方位で、かつ、上記入射角以上の入射
角で試料に対してＸ線を照射する全反射蛍光Ｘ線分析装
置を用いた不純物分析方法である。
【０００９】
【作用】本発明に係る不純物分析方法にあっては、試料
を保持するサンプルホルダと、この試料に対して低角度
でＸ線を照射するＸ線照射機構と、この試料から発生し
た蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器と、を備えた全反射蛍
光Ｘ線分析装置を用いて試料の不純物を分析する。ま
ず、全反射条件を満たす任意の入射角にて試料の平面方
向に対してタングステンの特性Ｘ線の入射方位を変更し
て入射し、その特性Ｘ線の回折強度が最大となる入射方
位を得る。さらに、この入射方位にて、タングステンの
特性Ｘ線の入射角を変化させて、タングステンの特性Ｘ
線の回折強度とシリコンの蛍光Ｘ線強度を測定し、同一
入射角でのこれらの比を各々の入射角について算出す
る。この比が上記入射角が大きくなるにしたがい変化す
る場合のその変化の割合が最大となる入射角を得る。
を保持するサンプルホルダと、この試料に対して低角度
でＸ線を照射するＸ線照射機構と、この試料から発生し
た蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器と、を備えた全反射蛍
光Ｘ線分析装置を用いて試料の不純物を分析する。ま
ず、全反射条件を満たす任意の入射角にて試料の平面方
向に対してタングステンの特性Ｘ線の入射方位を変更し
て入射し、その特性Ｘ線の回折強度が最大となる入射方
位を得る。さらに、この入射方位にて、タングステンの
特性Ｘ線の入射角を変化させて、タングステンの特性Ｘ
線の回折強度とシリコンの蛍光Ｘ線強度を測定し、同一
入射角でのこれらの比を各々の入射角について算出す
る。この比が上記入射角が大きくなるにしたがい変化す
る場合のその変化の割合が最大となる入射角を得る。
【００１０】そして、この入射角以上の入射角で、か
つ、上記入射方位からＸ線を照射して不純物の積分強度
を測定することにより、従来に比べて高感度で測定する
ことが可能となる。
つ、上記入射方位からＸ線を照射して不純物の積分強度
を測定することにより、従来に比べて高感度で測定する
ことが可能となる。
【００１１】
【実施例】本発明に係る全反射蛍光Ｘ線分析装置を用い
た不純物分析方法を実施例に基づいて以下説明する。図
３は全反射蛍光Ｘ線分析装置の概略構成を示すブロック
図である。
た不純物分析方法を実施例に基づいて以下説明する。図
３は全反射蛍光Ｘ線分析装置の概略構成を示すブロック
図である。
【００１２】この図において、１１はサンプルホルダで
あって、このサンプルホルダ１１の上にはシリコンウェ
ーハ１２が例えば静電チャック機構により載置、固定さ
れている。１４はこのサンプルホルダ１１の直上に配設
された半導体Ｘ線検出器（ＳＳＤ）であって、そのカウ
ント値は計数回路１５に入力されている。１６はＸ線照
射管であって、例えばタングステンＷのターゲットから
励起したＸ線（特性Ｘ線）を上記サンプルホルダ１１に
保持されたシリコンウェーハ１２に対して所定の低角度
で入射するものである。１７はこのシリコンウェーハ１
２の入射Ｘ線に対する角度を決定するために用いるシン
チレーションカウンタであり、このシンチレーションカ
ウンタ１７は入射Ｘ線がシリコンウェーハ１２表面で反
射した場合の回折Ｘ線の強度を測定するものである。こ
れらのＸ線照射管１６とシンチレーションカウンタ１７
とは、水平面内でこのサンプルホルダ１１を挟んで互い
に１８０度離間した位置に配設されている。１８，１９
はスリットである。
あって、このサンプルホルダ１１の上にはシリコンウェ
ーハ１２が例えば静電チャック機構により載置、固定さ
れている。１４はこのサンプルホルダ１１の直上に配設
された半導体Ｘ線検出器（ＳＳＤ）であって、そのカウ
ント値は計数回路１５に入力されている。１６はＸ線照
射管であって、例えばタングステンＷのターゲットから
励起したＸ線（特性Ｘ線）を上記サンプルホルダ１１に
保持されたシリコンウェーハ１２に対して所定の低角度
で入射するものである。１７はこのシリコンウェーハ１
２の入射Ｘ線に対する角度を決定するために用いるシン
チレーションカウンタであり、このシンチレーションカ
ウンタ１７は入射Ｘ線がシリコンウェーハ１２表面で反
射した場合の回折Ｘ線の強度を測定するものである。こ
れらのＸ線照射管１６とシンチレーションカウンタ１７
とは、水平面内でこのサンプルホルダ１１を挟んで互い
に１８０度離間した位置に配設されている。１８，１９
はスリットである。
【００１３】ここで、２０はこれらの計数回路１５およ
びシンチレーションカウンタ１７からの信号が入力され
るコンピュータであって、これらの入力信号に基づいて
上記試料の位置を制御するものである。コンピュータ２
０は、周知の構成であって、Ｉ／Ｏ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、
ＣＰＵ等によって構成されている。
びシンチレーションカウンタ１７からの信号が入力され
るコンピュータであって、これらの入力信号に基づいて
上記試料の位置を制御するものである。コンピュータ２
０は、周知の構成であって、Ｉ／Ｏ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、
ＣＰＵ等によって構成されている。
【００１４】したがって、Ｘ線照射管１６よりスリット
１８を介してシリコンウェーハ１２表面に、例えばタン
グステンＷのＬβ1線が低角度で入射されると、シリコ
ンウェーハ１２の表面に存在する不純物の濃度に対応し
た強度の蛍光Ｘ線が発生することとなる。ＳＳＤ１４は
この蛍光Ｘ線の積分強度をカウントし、これを計数回路
１５を介してコンピュータ２０に出力する。
１８を介してシリコンウェーハ１２表面に、例えばタン
グステンＷのＬβ1線が低角度で入射されると、シリコ
ンウェーハ１２の表面に存在する不純物の濃度に対応し
た強度の蛍光Ｘ線が発生することとなる。ＳＳＤ１４は
この蛍光Ｘ線の積分強度をカウントし、これを計数回路
１５を介してコンピュータ２０に出力する。
【００１５】ここで、このＴＸＲＦ装置を用いてのシリ
コンウェーハ１２の不純物の分析方法について説明す
る。まず、タングステンの特定Ｘ線（Ｗ−Ｌβ1線）を
面方位が｛１００｝のシリコンウェーハ１２のミラー表
面に例えば平面方向として〈０１１〉方位から入射する
（図２参照）。そして、このＸ線の回折強度を測定す
る。この場合、入射角を例えば０．０２゜から０．０２
゜単位で順番に増大して０．１８゜までその回折強度及
びシリコンの蛍光Ｘ線強度の測定を行う。
コンウェーハ１２の不純物の分析方法について説明す
る。まず、タングステンの特定Ｘ線（Ｗ−Ｌβ1線）を
面方位が｛１００｝のシリコンウェーハ１２のミラー表
面に例えば平面方向として〈０１１〉方位から入射する
（図２参照）。そして、このＸ線の回折強度を測定す
る。この場合、入射角を例えば０．０２゜から０．０２
゜単位で順番に増大して０．１８゜までその回折強度及
びシリコンの蛍光Ｘ線強度の測定を行う。
【００１６】このようにして測定した２つの回折強度を
同一の入射角についてそれぞれその比を演算した結果が
図１に示されている。これは面方位（１００）のシリコ
ンウェーハに［０１１］方位からＷＬβ1線を入射させ
た場合の結果である。このグラフからわかるように入射
角を増加していくとその比が最大となる入射角が０．１
０゜である。したがって、この入射角（０．１０゜）に
おいてＸ線を入射することにより、最大の感度で不純物
濃度を測定することができる。この角度は入射したＸ線
がエバネッセント波から平面波に変わる角度と考えられ
る。
同一の入射角についてそれぞれその比を演算した結果が
図１に示されている。これは面方位（１００）のシリコ
ンウェーハに［０１１］方位からＷＬβ1線を入射させ
た場合の結果である。このグラフからわかるように入射
角を増加していくとその比が最大となる入射角が０．１
０゜である。したがって、この入射角（０．１０゜）に
おいてＸ線を入射することにより、最大の感度で不純物
濃度を測定することができる。この角度は入射したＸ線
がエバネッセント波から平面波に変わる角度と考えられ
る。
【００１７】以上のようにして見い出した入射角と入射
方位とを用いてＸ線を測定の対象となるシリコンウェー
ハの表面に入射し、蛍光Ｘ線を発生させ、この強度をＳ
ＳＤ１４により検出することにより、該シリコンウェー
ハ表面の不純物濃度を高感度に検出することができる。
例えば（１００）面のシリコンウェーハ１２について
は、［０１１］方位からＸ線を入射することにより、Ｓ
ＳＤ１４は最大感度で不純物濃度を測定することができ
る。また、このようにして上記比が最大となる入射角で
入射することにより複数の装置でも一定の基準により不
純物の分析が可能となるものである。
方位とを用いてＸ線を測定の対象となるシリコンウェー
ハの表面に入射し、蛍光Ｘ線を発生させ、この強度をＳ
ＳＤ１４により検出することにより、該シリコンウェー
ハ表面の不純物濃度を高感度に検出することができる。
例えば（１００）面のシリコンウェーハ１２について
は、［０１１］方位からＸ線を入射することにより、Ｓ
ＳＤ１４は最大感度で不純物濃度を測定することができ
る。また、このようにして上記比が最大となる入射角で
入射することにより複数の装置でも一定の基準により不
純物の分析が可能となるものである。
【００１８】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、その全反射蛍光Ｘ線分析装置において、シリコンの
表面の不純物により発生した蛍光Ｘ線の強度測定を最大
の感度で行うことができる。
ば、その全反射蛍光Ｘ線分析装置において、シリコンの
表面の不純物により発生した蛍光Ｘ線の強度測定を最大
の感度で行うことができる。
【図１】本発明の一実施例に係る入射角に対するタング
ステンの特性Ｘ線の回折強度とシリコンの特性Ｘ線の回
折強度との比の関係を示すグラフである。
ステンの特性Ｘ線の回折強度とシリコンの特性Ｘ線の回
折強度との比の関係を示すグラフである。
【図２】本発明の一実施例に係るシリコンウェーハの水
平面内でのＸ線の入射方位を示す平面図である。
平面内でのＸ線の入射方位を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施例に係る全反射蛍光Ｘ線分析装
置を示すブロック図である。
置を示すブロック図である。
【符号の説明】 １１ サンプルホルダ １２ シリコンウェーハ １４ ディテクタ（Ｘ線検出器） １６ Ｘ線照射管（Ｘ線照射機構） １７ シンチレーションカウンタ（回折強度測定機構）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 悦郎 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社中央研究所内 (72)発明者 島貫 康 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社中央研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 試料を保持するサンプルホルダと、この
試料に対して低角度でＸ線を照射するＸ線照射機構と、
この試料から発生した蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器
と、を備えた全反射蛍光Ｘ線分析装置を用いて該試料の
不純物を分析する全反射蛍光Ｘ線分析装置を用いた不純
物分析方法において、 全反射条件を満たす任意の入射角にて試料の平面方向に
対してタングステンの特性Ｘ線の入射方位を変更して入
射し、このタングステンの特性Ｘ線の回折強度を測定す
ることにより、このタングステンの回折強度が最大とな
る入射方位を設定し、その入射方位にて入射Ｘ線（ＷＬ
β線）をシリコンウェーハの垂直面内での入射角を連続
的に変化させて入射し、その入射角毎に該タングステン
の特性Ｘ線の回折強度、および、シリコンの蛍光Ｘ線の
強度を測定し、同一入射角でのこれらのタングステンの
特性Ｘ線の回折強度とシリコンの蛍光Ｘ線の強度との比
を各入射角について算出し、この比が上記入射角が大き
くなるにしたがい変化する場合のその変化の割合が最大
となる入射角を設定し、この入射角以上の入射角で、か
つ、上記の入射方位で試料に対してＸ線を照射すること
を特徴とする全反射蛍光Ｘ線分析装置を用いた不純物分
析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28355091A JPH0599865A (ja) | 1991-10-03 | 1991-10-03 | 全反射蛍光ｘ線分析装置を用いた不純物分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28355091A JPH0599865A (ja) | 1991-10-03 | 1991-10-03 | 全反射蛍光ｘ線分析装置を用いた不純物分析方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0599865A true JPH0599865A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=17666980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28355091A Withdrawn JPH0599865A (ja) | 1991-10-03 | 1991-10-03 | 全反射蛍光ｘ線分析装置を用いた不純物分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0599865A (ja) |
-
1991
- 1991-10-03 JP JP28355091A patent/JPH0599865A/ja not_active Withdrawn
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