JPH07176580A - ウェーハ表面の不純物の分析方法およびその装置 - Google Patents

ウェーハ表面の不純物の分析方法およびその装置

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JPH07176580A
JPH07176580A JP6112152A JP11215294A JPH07176580A JP H07176580 A JPH07176580 A JP H07176580A JP 6112152 A JP6112152 A JP 6112152A JP 11215294 A JP11215294 A JP 11215294A JP H07176580 A JPH07176580 A JP H07176580A
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JP
Japan
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wafer
droplets
impurities
analyzing
concentrated
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JP6112152A
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English (en)
Inventor
Toshihiro Yoshimi
年弘 吉見
Saori Teramoto
早織 寺本
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Mitsubishi Materials Silicon Corp
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Silicon Corp
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 不純物を溶解した液滴に対して雰囲気等から
の汚染を防止し、分析を正確に行うことができるウェー
ハ表面の不純物の分析方法およびその装置を提供する。 【構成】 ウェーハ吸着板12の凹状表面にウェーハ1
3を載置し、真空引きしてウェーハを凹状に湾曲して保
持する。1%HF液滴をこの表面に滴下し、ウェーハ吸
着板を回転、傾斜する。ウェーハ全表面を液滴によりス
キャンし、表面付着不純物等を溶解、補集する。液滴を
ウェーハ表面中央部に位置してランプ18から赤外線を
照射して濃縮する。この濃縮した部位にTXRFよりX
線を照射、全反射させ、その蛍光X線を測定する。この
結果、ウェーハ表面の不純物の定量、定性分析が確実に
行える。非鏡面ウェーハで採集した不純物を鏡面ウェー
ハにて濃縮、測定してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ウェーハ表面に付着し
た微量の不純物の分析を目的としたウェーハ表面の不純
物分析方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のウェーハ表面の不純物の分析装置
としては、例えば特開平2−229428号公報に記載
されたものが知られている。このものは、ウェーハ表面
に滴下した液滴を、保持具により保持し、保持具を駆動
することによりウェーハ表面を液滴でスキャンし、回収
した液滴を分析している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな不純物分析装置にあっては、試料となる液滴が濃縮
されていないこと、および、表面のスキャン後液滴がす
みやかに乾燥、濃縮されることがないことから、液滴回
収後分析装置への搬送に際して液滴が汚染されてしまい
分析での測定値が不正確になる。また、上記液滴は保持
具の支持棒に常に接触して保持されているため、きわめ
て汚染されやすい。この点からも分析が不正確になり易
いという課題があった。
【0004】そこで、本発明は、不純物を溶解した液滴
に対して雰囲気等からの汚染を防止し、分析を正確に行
うことができるウェーハ表面の不純物の分析方法および
その装置を提供することを、その目的としている。ま
た、この不純物の分析にあってTXRF測定を正確に行
うことを、その目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本願の請求項1に記載し
た発明に係るウェーハ表面の不純物の分析方法は、凹状
に湾曲保持した半導体ウェーハの凹状表面に液滴を滴下
し、この半導体ウェーハをその表面と垂直な軸線回りに
回転させることにより、上記液滴を半導体ウェーハの略
全表面に接触させ、この後、この液滴を濃縮し、この濃
縮した液滴を分析するものである。また、請求項2に記
載の発明では、上記液滴の濃縮は、半導体ウェーハの表
面に液滴を保持した状態で行う。また、請求項3に記載
した発明では、上記濃縮液滴の分析は全反射蛍光X線分
析法により行う。さらに、請求項4に記載した発明は、
濃縮液滴を鏡面ウェーハに保持して全反射蛍光X線分析
を行う方法である。
【0006】請求項5に記載した発明に係るウェーハ表
面の不純物分析装置は、半導体ウェーハを凹状に湾曲し
て保持するウェーハ保持手段と、このウェーハ保持手段
に保持された半導体ウェーハをその表面と垂直な軸線回
りに回転させる駆動手段と、ウェーハ保持手段に保持さ
れた半導体ウェーハの凹状の表面に液滴を供給する液滴
供給手段と、液滴を濃縮する濃縮手段と、濃縮された液
滴を分析する分析手段とを備えている。また、請求項6
に記載した発明では、上記濃縮手段は、上記液滴に赤外
線を照射する赤外線照射部材を有している。また、請求
項7に記載した発明にあっては、上記分析手段は、全反
射蛍光X線分析装置を有している。さらに、請求項8に
記載した発明では、上記濃縮した液滴を鏡面ウェーハの
表面に保持した状態で全反射蛍光X線分析を行う装置で
ある。
【0007】
【作用】具体的には、分析、測定の対象であるシリコン
ウェーハを真空チャックで吸着して、保持する。この場
合、シリコンウェーハを凹状の吸着台上に載置し、その
下面中央部から真空引きすることにより、ウェーハを湾
曲させ、ウェーハ上面は中央部が低く、周縁部が高い状
態で保持される。そして、このシリコンウェーハの凹状
の上面にHF(1〜3重量%希フッ酸)の液滴をノズル
等から滴下する。そして、ウェーハを保持した上記吸着
台を傾斜させながら、その垂直軸の回りに回転させる。
このようにしてHF液滴をウェーハの全表面に接触させ
ることにより、ウェーハ表面のSiO2層および不純物
を液滴に溶解させる。そして、傾斜および回転を停止
し、不純物等が溶解したHF液滴をウェーハ表面の中心
部に集める。さらに、この液滴に対して赤外線を照射
し、これをスポット加熱する。この結果、液滴中の不純
物等はウェーハ表面の中央部にて濃縮される。そして、
このウェーハを全反射蛍光X線分析装置(TXRF)に
装入し、このウェーハ表面の中央部に対して全反射角度
でX線を入射し、X線検出器により検出した蛍光X線に
基づいてその不純物濃度を分析する。
【0008】この場合、HF液滴を支持棒を用いずにウ
ェーハ表面に保持し、ウェーハの傾きとその回転のみに
よりSiO2および不純物を液滴に溶解している。この
ため、支持棒による液滴の汚染は完全に排除することが
できる。なお、この場合のウェーハ表面の液滴のスキャ
ンは例えば全表面の70%以上について行うものとす
る。また、回収用の液滴としてHF1〜3重量%の液滴
を使用している。このため、その液滴の表面張力が下が
り、ウェーハ上での液滴の移動に際しての安定度が高め
られている。さらに、その分析としては上記TXRFの
他にも原子吸光分析(AAS)を適用することができ
る。したがって、高感度の分析が可能となる。
【0009】さらに、上記全反射蛍光X線分析を行うに
際し、濃縮した液滴を鏡面ウェーハに配して行う。この
結果、表面不純物の分析を高感度で測定することができ
る。これは鏡面での測定は、非鏡面で生じる散乱X線に
よるバックグラウンドの増加がないからである。例えば
HF処理により自然酸化膜を除去した鏡面ウェーハを準
備しておく。そして、測定対象である非鏡面ウェーハ、
例えばデバイスパターンの形成されたウェーハ、ウェー
ハ裏面、エッチング処理後のウェーハ(エッチドウェー
ハ)等について不純物を含む液滴を回収し、この液滴を
準備した鏡面ウェーハに滴下する。そして、乾燥、濃縮
し、全反射蛍光X線分析を行うものである。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図1、図
2は本発明の一実施例に係る不純物分析装置の概略構成
を示すスケルトン図である。これらの図に示すように、
分析装置は、クリーンルーム内の基台11上にフッソ系
樹脂製のウェーハ吸着板12を配設し、このウェーハ吸
着板12上に半導体ウェーハ13を載置、保持してい
る。ウェーハ吸着板12はその上面が凹状に湾曲して形
成され、その下方に配設された真空ポンプ14により半
導体ウェーハ13を下に向かって凸に湾曲するように吸
着することができる(図2参照)。また、ウェーハ吸着
板12の上面の周縁部にはパッキン(封止部材)15が
配設されている。
【0011】さらに、このウェーハ吸着板12はその回
転軸を中心として回転自在で、かつ、傾斜可能に設けら
れている。16はその回転機構、17はその傾斜機構で
あって、いずれもウェーハ吸着板12の下方に配設され
ている。回転機構16は例えばモータ、減速機等を有し
ている。傾斜機構17は、例えば回転軸を自在継手で分
割し、この自在継手より上側の回転軸部分をカムにより
傾斜可能とする構成である。したがって、ウェーハ吸着
板12はこれらの機構16,17によりその上面を傾斜
させながら回転可能に構成されていることとなる。な
お、これらの機構16,17および真空ポンプ14の動
作の制御を行うためのコントローラは図示していない。
また、ウェーハ吸着板12の上面に対して例えばマイク
ロピペット、ノズル等によりHF、BHF(バッファド
フッ酸)、DIW(純水)等の液滴を所定量(500μ
l)だけ供給することができる。
【0012】18はこのウェーハ吸着板12の直上に配
設、支持された赤外ランプであって、ウェーハ吸着板1
2に搭載、保持された半導体ウェーハ13の上面に赤外
線を照射するものである。19は赤外ランプ18の照射
面に配設された石英ガラス隔壁板である。また、20は
ウェーハ吸着板12の上方に配設されたセンタリング治
具である。センタリング治具20は、半導体ウェーハ1
3をサンプリングステージであるウェーハ吸着板12に
搭載する際、そのウェーハ中心をウェーハ吸着板12の
回転中心に一致させるものである。このセンタリング治
具20は左右一対の水平支持部材を有し、この水平支持
部材に半導体ウェーハ13を両側から保持させるもので
ある。水平支持部材は左右に拡開可能であり、かつ、上
下動自在に構成されている。なお、分析手段としては公
知のTXRF(全反射蛍光X線分析装置)、AAS(原
子吸光分析装置)等を用いるものとする。
【0013】図3を参照して本発明の不純物分析方法に
ついて以下説明する。まず、真空ポンプによりウェー
ハ裏面を真空に引き、ウェーハ吸着板上でウェーハを凹
状に湾曲させて保持する。そして、ノズル等により秤量
したHF液滴をそのウェーハ中央部に滴下する。この場
合、ウェーハ表面には自然酸化膜が形成されている。次
に、,ウェーハ吸着板を傾斜させてHF液滴を周縁
部に移動させ、回転させる。このようにして液滴をウェ
ーハの全表面に接触させることにより(表面スキャ
ン)、ウェーハ表面の自然酸化膜(SiO2)および付
着した不純物を溶解させる。
【0014】そして、傾斜、回転を停止して、HF液
滴をウェーハ表面の中心に集める。このHF液滴(不純
物等を含む)に対してセンタリング治具を使用して位置
合わせをした赤外ランプより、赤外線を照射しスポット
的にこのHF液滴を加熱する。この結果、液滴はウェー
ハ表面の中央位置に濃縮されて配されることとなる。こ
の後、例えばTXRFの測定ステージにウェーハを移載
し、X線を例えば0.02゜で入射して全反射させる。
そして、蛍光X線を検出器により測定し、その不純物濃
度を測定、分析する。
【0015】以下の表1に、測定値を示す。測定に使用
するウェーハとしては、Feレベルが5×109ato
ms/cm2のものを各10枚準備する。本装置を用
い、この表面汚染ウェーハに500μlの液滴を滴下
し、全面をスキャンした後、回収してTXRF測定を行
った。回収した液量は500μlである。測定結果は次
表の通りである。また、従来技術では、全面スキャン、
不純物の回収を行わず、そのままTXRFで測定した。
表中のばらつきは10枚の測定結果についてのものであ
る。この表1から明らかなように、本発明による測定
は、従来の測定よりも高感度で行える。
【0016】
【表1】
【0017】また、本発明によれば、非鏡面ウェーハ
(鏡面処理を施していないウェーハ)、例えばデバイス
パターン付きのウェーハ、ウェーハ裏面、エッチング処
理後のエッチドウェーハ、アズカットウェーハ、ラップ
ドウェーハ等についてTXRFにより不純物濃度の測定
を行う場合は、次のようにして行う。すなわち、上記滴
下液滴による表面のスキャニングにより不純物を採集、
回収した後、この液滴を準備した鏡面ウェーハ(HF処
理により自然酸化膜を除去してある)の鏡面に滴下す
る。そして、上記方法によりこの液滴を乾燥、濃縮し、
TXRF測定を行う。この結果、次の表2に示すよう
に、不純物の検出値の下限は改良された。
【0018】
【表2】
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、不純物を溶解した液滴
に対して雰囲気等からの汚染を防止し、その分析を正確
に行うことができる。また、ウェーハ表面を凹状に湾曲
させているため、液滴での表面のスキャンが確実、容易
に行える。さらに、TXRFによれば非破壊で簡単に測
定を行える。そのTXRF測定を高感度、高精度で行う
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るウェーハ表面の不純物
分析装置の主要部を示すそのスケルトン図である。
【図2】本発明の一実施例に係るウェーハ吸着板をスケ
ルトンで示すその正面図である。
【図3】本発明のウェーハ表面の不純物分析方法の一実
施例に係る主要工程を説明するための図である。
【符号の説明】
12 ウェーハ吸着板、 13 半導体ウェーハ、 14 真空ポンプ、 16 回転機構、 18 赤外ランプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // B05C 11/08

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 凹状に湾曲保持した半導体ウェーハの凹
    状表面に液滴を滴下し、この半導体ウェーハをその表面
    と垂直な軸線回りに回転させることにより、上記液滴を
    半導体ウェーハの略全表面に接触させ、この後、この液
    滴を濃縮し、この濃縮した液滴を分析することを特徴と
    するウェーハ表面の不純物の分析方法。
  2. 【請求項2】 上記液滴の濃縮は、半導体ウェーハの表
    面に液滴を保持した状態で行う請求項1に記載のウェー
    ハ表面の不純物分析方法。
  3. 【請求項3】 上記濃縮液滴の分析は全反射蛍光X線分
    析法により行う請求項1または請求項2に記載のウェー
    ハ表面の不純物の分析方法。
  4. 【請求項4】 上記全反射蛍光X線分析法による濃縮液
    滴の分析は、該濃縮液滴を鏡面ウェーハに配設して行う
    請求項3に記載のウェーハ表面の不純物の分析方法。
  5. 【請求項5】 半導体ウェーハを凹状に湾曲して保持す
    るウェーハ保持手段と、このウェーハ保持手段に保持さ
    れた半導体ウェーハをその表面と垂直な軸線回りに回転
    させる駆動手段と、ウェーハ保持手段に保持された半導
    体ウェーハの凹状の表面に液滴を供給する液滴供給手段
    と、液滴を濃縮する濃縮手段と、濃縮された液滴を分析
    する分析手段とを備えたことを特徴とするウェーハ表面
    の不純物分析装置。
  6. 【請求項6】 上記濃縮手段は、上記液滴に赤外線を照
    射する赤外線照射部材を有する請求項5に記載のウェー
    ハ表面の不純物分析装置。
  7. 【請求項7】 上記分析手段は、全反射蛍光X線分析装
    置を有する請求項5または請求項6に記載のウェーハ表
    面の不純物分析装置。
  8. 【請求項8】 上記全反射蛍光X線分析装置は、鏡面ウ
    ェーハの表面に保持された上記濃縮液滴について分析す
    る請求項7に記載したウェーハ表面の不純物分析装置。
JP6112152A 1993-11-02 1994-04-27 ウェーハ表面の不純物の分析方法およびその装置 Pending JPH07176580A (ja)

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JP (1) JPH07176580A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0749010A3 (en) * 1995-06-13 1997-11-19 Takasago Thermal Engineering Co. Ltd. Apparatus and method for evaluating contamination caused by organic substances deposited on substrate surface
JP2009250972A (ja) * 2008-04-03 2009-10-29 Korea Techno Co Ltd 半導体ウエーハ汚染物質測定装置のスキャンステージ

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0749010A3 (en) * 1995-06-13 1997-11-19 Takasago Thermal Engineering Co. Ltd. Apparatus and method for evaluating contamination caused by organic substances deposited on substrate surface
US5882938A (en) * 1995-06-13 1999-03-16 Takasago Thermal Engineering Co., Ltd. Apparatus and method for evaluating contamination caused by organic substances deposited on substrate surface
JP2009250972A (ja) * 2008-04-03 2009-10-29 Korea Techno Co Ltd 半導体ウエーハ汚染物質測定装置のスキャンステージ

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19991026