全反射蛍光Ｘ線分析方法および全反射蛍光Ｘ線分析装置
【課題】気相分解−全反射蛍光Ｘ線法における分析精度、感度を高める。
【解決手段】複数の波長を用いた気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析において、あらかじめ校正用試料の乾燥痕に対して求められた複数の内標準元素の定量値の相関関係である感度校正直線を利用することによって、被測定試料の乾燥痕中に添加される内部標準用元素を１種類とした場合においても、高い精度で被測定試料の乾燥痕中の元素の定量分析を可能とするものである。
【解決手段】複数の波長を用いた気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析において、あらかじめ校正用試料の乾燥痕に対して求められた複数の内標準元素の定量値の相関関係である感度校正直線を利用することによって、被測定試料の乾燥痕中に添加される内部標準用元素を１種類とした場合においても、高い精度で被測定試料の乾燥痕中の元素の定量分析を可能とするものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ表面の微量不純物を分析するための表面分析装置である全反射蛍光Ｘ線分析装置を用いた高感度の分析方法および気相分解処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体デバイスの微細化に従い、半導体ウエハ表面の微量不純物の分析が非常に重要になっている。これは、ごく微量の金属不純物であってもゲート酸化膜の耐圧不良、キャパシタ絶縁膜のリーク電流の増大や経時誘電破壊、接合リークの増大、コンタクト抵抗の増大などの不良の原因となるためである。従って、半導体デバイスの電気特性を向上するには、ウエハ表面の不純物を出来る限り低減する必要がある。そのため、ウエハ表面の不純物量を高感度かつ正確に分析する必要がある。
【０００３】
高感度なウエハ表面の組成分析法として、ウエハ表面の微量不純物を濃縮・回収したのちに全反射蛍光Ｘ線分析装置で測定する方法がある(例えば特許文献１および特許文献２)。この分析方法は気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析法と呼ばれている。
【０００４】
まず全反射蛍光Ｘ線装置の構成について図７を用いて説明する。図７において、６はＸ線発生源、７はＸ線発生源６から放出されたＸ線、８はＸ線７を単色化するためのモノクロメータ、９は単色化された一次Ｘ線、１０は試料ステージ、１１は試料ステージ１０に保持されているウエハ、１２はウエハ１１表面で励起された蛍光Ｘ線、１３は蛍光Ｘ線１２を検出する検出器、１４は装置を制御するとともにデータを収集・処理するコンピュータである。
【０００５】
全反射蛍光Ｘ線は、Ｘ線発生源６から放出されたＸ線７をモノクロメータ８で単色化して、一次Ｘ線９として試料ステージ１０上に保持されているウエハ１１表面に入射される。この際、全反射臨界角より浅い角度で一次Ｘ線９をウエハ１１に入射することによって、ウエハ１１表面に存在する原子の蛍光Ｘ線１２が発生し、この蛍光Ｘ線１２を検出器１３で検出し、コンピュータ１４でデータ処理される。このようにして全反射蛍光Ｘ線装置はウエハ１１表面の高感度分析を実現している。
【０００６】
次にこの全反射蛍光Ｘ線でより高感度に分析する方法として用いられている気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析法の測定方法のフローチャートを図８に示し、気相分解処理を説明するための模式図を図９に示す。
【０００７】
図８及び図９に示すように、気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析法は、以下の順序で行なわれる。
【０００８】
ステップＳ１において、図９（ａ）に示すように、密閉容器１９中に置かれたウエハ２０表面の薄膜または自然酸化膜を、フッ酸蒸気導入口２１から導入されるフッ酸蒸気２２によってフッ酸蒸気中で気相分解する。
【０００９】
次に、ステップＳ２において、図９（ｂ）に示すように、回収液支持棒２３の先端に保持された回収液２４を、ウエハ２０表面に対して走査することにより、回収液２４中に、ステップＳ１で気相分解されたウエハ２０表面の分解物を回収する。
【００１０】
次に、ステップＳ３において、図９（ｃ）に示すように、ウエハ２０上に回収液２４を滴下し、回収液２４を乾燥する。
【００１１】
最後に、ステップＳ４において、回収液を乾燥した痕（乾燥痕）を全反射蛍光Ｘ線分析で測定する。
【００１２】
以上のように、気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析法では、ウエハ表面のほぼ全面の汚染物を回収液により一箇所に集めて測定することによって高感度分析を実現している。
【００１３】
一般的に全反射蛍光Ｘ線分析では、測定対象部の形状によって定量分析値が変動することが知られている（特許文献３および特許文献４）。気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析法においては、ウエハ表面の汚染物を回収した後に乾燥しているため、ウエハ表面の薄膜の厚さ、回収・乾燥条件などによって乾燥痕の形状が変化して、定量分析値が変化する問題がある。
【００１４】
そこで、回収液中に既知量の元素を添加する内部標準法が提案されている（非特許文献１）。内部標準法は乾燥痕中に含まれる添加元素定量分析値と既知量である添加量とのズレ量によって、被測定試料中に含まれる元素の定量値を補正するものである。
【特許文献１】特開２０００−９６１５号公報
【特許文献２】特開２００１−２０１４４２号公報
【特許文献３】特開平６−２０７８８９号公報
【特許文献４】特開平８−３２７５６６号公報
【非特許文献１】第４５回応用物理学関係連合講演会29a-F-11(1998,p807)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし上記の内部標準法を用いた場合、複数の波長の一次Ｘ線を有する全反射蛍光Ｘ線装置では以下に示すような問題がある。
【００１６】
蛍光Ｘ線の励起効率は一次Ｘ線の波長、すなわち一次Ｘ線のエネルギーによって変化して、入射Ｘ線のエネルギーが元素のエネルギー吸収端に近いほどＸ線励起効率が高くなり、高感度な蛍光分析が可能となる。そのため軽元素、遷移金属、重金属の幅広い元素の蛍光Ｘ線を高感度に分析するためには複数の一次Ｘ線が必要で、近年の全反射蛍光Ｘ線では３種類程度の波長の一次Ｘ線が用いられる。
【００１７】
このため内部標準法においても、軽元素、遷移金属、重金属の蛍光Ｘ線測定に適した複数種類の内標準元素が必要になる。しかし一般的に全反射蛍光Ｘ線分析装置に用いられているエネルギー分散型Ｘ線分析装置のエネルギー分解能は低いため、内部標準元素と被測定元素とによるピークの重なりが問題となる。高感度な全反射蛍光Ｘ線分析装置ではわずかなピークの重なりが生じた場合においても、極微量な元素の定量分析には重要な問題となる。そのためできる限り添加する内部標準元素の数は少なくすること、できれば内標準元素は１種類とすることが望ましい。
【００１８】
しかし従来の全反射蛍光Ｘ線分析方法および分析装置では、複数の波長の一次Ｘ線を用いた場合、１種類の内標準元素の添加では高い精度で定量分析することはできなかった。
【００１９】
したがって、この発明の目的は、上記課題に鑑みて、複数の一次Ｘ線を用いた気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析法において１種類の内標準元素の添加で、より高感度、高精度の定量測定を可能とする全反射蛍光Ｘ線分析方法および全反射蛍光Ｘ線分析装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために本発明の全反射蛍光Ｘ線分析方法は、ウエハ表面に形成された薄膜または自然酸化膜を、フッ酸気相中で分解する工程と、フッ酸気相中において分解により生じた分解物を回収するための回収液をウエハ表面に接触させながら、ウエハ表面に対して走査する工程と、回収液をウエハ表面上で乾燥させることにより乾燥痕を形成する工程と、乾燥痕を全反射蛍光Ｘ線により分析する工程とを含む、気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析法において、第１の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な第１の内標準元素と第２の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な第２の内標準元素とを添加した校正用試料の乾燥痕に含まれる第１の内標準元素の定量値と第２の内標準元素の定量値を、第１の波長の一次Ｘ線と第２の波長の一次Ｘ線とにより測定する工程と、第１の内標準元素の定量値と第２の内標準元素の定量値の相関関係を求める工程と、第１の内標準元素を含む被測定試料の乾燥痕における第１の内標準元素の定量値を、第１の波長の一次Ｘ線で測定する工程と、被測定試料の乾燥痕に含まれる、第２の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な元素の定量値を、当該相関関係に基づいて算出する工程とを含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明の全反射蛍光Ｘ線分析方法によれば、内部標準法を用いた気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析による定量分析において、複数波長の一次Ｘ線を用いた場合においても、あらかじめ校正用試料の乾燥痕に対して求められた複数の内標準元素の定量値の相関関係である感度校正直線を利用することによって、被測定試料の乾燥痕中に添加される内部標準用元素を１種類とした場合においても、高い精度で被測定試料の乾燥痕中の元素の定量分析が可能となる。
【００２２】
本発明の全反射蛍光Ｘ線分析方法における校正用試料の乾燥痕に含まれる第１の内標準元素の定量値と第２の内標準元素の定量値を測定する工程において、第１の波長の一次Ｘ線の入射方向と第２の波長の一次Ｘ線の入射方向とが校正用試料の乾燥痕に対して実質的に同一であることが好ましい。
【００２３】
このようにすると、乾燥痕の形状に依存することなく、上記の感度校正直線を求めることができ、被測定試料の乾燥痕中の元素の定量分析がより高い精度で可能となる。
【００２４】
本発明の全反射蛍光Ｘ線分析方法において、校正用試料の乾燥痕に含まれる第１の内標準元素の定量値と第２の内標準元素の定量値を測定する工程は、校正用試料の乾燥痕の形状を拡大観察して、拡大観察像をもとに第１の波長の一次Ｘ線及び第２の波長の一次Ｘ線の入射方向に対する校正用試料の乾燥痕の位置および回転方向を調整すること工程を含むことが好ましい。
【００２５】
このようにすると、容易に、第１の波長の一次Ｘ線の入射方向と第２の波長の一次Ｘ線の入射方向とを校正用試料の乾燥痕に対して実質的に同一にすることができる。
【００２６】
上記目的を達成するために本発明の全反射蛍光Ｘ線分析装置は、異なる波長のＸ線を発生させる複数のＸ線発生源と、複数のＸ線発生源のうちのそれぞれのＸ線発生源から特定波長の一次Ｘ線を抽出するモノクロメータと、試料を保持するとともに試料を平面的に移動させることが可能であり且つ試料に対する一次Ｘ線の入射角度を任意に設定することが可能な試料台と、試料台の上方にあって試料の表面からの蛍光Ｘ線を検出するためのＸ線検出器と、Ｘ線検出器で検出された信号の収集およびデータ処理を行うためのデータ処理用演算装置とを備えた全反射蛍光Ｘ線分析装置において、データ処理用演算装置は、複数のＸ線発生源のうちの一のＸ線発生源から抽出された第１の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な第１の内標準元素と複数のＸ線発生源のうちの他のＸ線発生源から抽出され第２の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な第２の内標準元素とを添加した校正用試料の乾燥痕に含まれる第１の内標準元素の定量値と第２の内標準元素の定量値の相関関係を求める手段と、第１の波長の一次Ｘ線により測定された被測定試料の乾燥痕における第１の内標準元素の定量値を求める手段と、被測定試料の乾燥痕に含まれる、第２の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な元素の定量値を、当該相関関係に基づいて算出する手段を有することを特徴とする。
【００２７】
本発明の全反射蛍光Ｘ線分析装置は、複数の波長のＸ線発生源から抽出された複数の一次Ｘ線が被測定試料の乾燥痕に対して入射する方向を一定の方向とする調節手段を有することが好ましい。更に、当該調節手段は、被測定試料の乾燥痕の拡大観察像をもとに、試料台の位置及び回転角度を調整する手段を有することが好ましい。
【００２８】
本発明の全反射蛍光Ｘ線分析装置によれば、本発明の全反射蛍光Ｘ線分析方法を容易に実現することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の全反射蛍光Ｘ線分析方法および全反射蛍光Ｘ線装置によれば、内部標準法を用いた気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析による定量分析において、複数波長の一次Ｘ線を用いた場合においても、あらかじめ校正用試料の乾燥痕に対して求められた複数の内標準元素の定量値の相関関係である感度校正直線を利用することによって、被測定試料の乾燥痕中に添加される内部標準用元素を１種類とした場合においても、内部標準定量分析で高い精度で、被測定試料の乾燥痕中の元素の定量分析が可能となる。これによって、半導体デバイス製造工程における適切な汚染評価が可能となり、安定した半導体デバイスの生産ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の全反射蛍光Ｘ線分析方法および全反射蛍光Ｘ線装置の実施形態について詳しく説明する。
【００３１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る全反射蛍光Ｘ線分析方法を図１〜図３を参照しながら説明する。図１は第１の実施形態である分析方法のフローチャート、図２はＶ（バナジウム）とＳｃ（スカンジウム）との感度校正直線の例を示す図、図３は、図２の感度校正直線で校正して定量分析値を求めた結果である。
【００３２】
図１のフローチャートに示されるフッ酸雰囲気中でＳｉ酸化膜を分解するステップ１１、ウエハ表面の分解物を回収するステップＳ１２、回収液を乾燥するステップＳ１３、全反射蛍光Ｘ線分析するステップＳ１４で行なわれる処理は背景技術で説明したステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４で行なわれる処理とそれぞれ同様の処理であるため、説明を省略する。但し、本実施形態では、ステップＳ１２において、既知濃度の内標準元素(Ｖ)を回収液に滴下して分解物を回収している。Ｖ−ｋα線の蛍光Ｘ線のエネルギーは4.95keVでありＷ−Ｌβ線での測定に適している。ステップＳ１２の後に回収液を乾燥させて得られる乾燥痕に対して、Ｃｒ−Ｋα線を一次Ｘ線とした全反射蛍光Ｘ線測定（ステップＳ１４ａ）を実施し、続いてＷ−Ｌβ線を一次Ｘ線とした全反射蛍光Ｘ線測定（ステップＳ１４ｂ）を実施している。これらＣｒ−Ｋα線による測定とＷ−Ｌβ線による測定で得られたデータを用い、次のように定量分析計算（ステップＳ１５）を実施している。
【００３３】
まず、Ｗ-Ｌα線の測定については内部標準元素であるＶによって定量分析が可能である。次に、Ｗ-Ｌα線で測定した内部標準元素(Ｖ)の強度を元に、あらかじめ用意している校正直線を用いて、Ｃｒ−Ｋα線の感度校正値を得る。そして、Ｃｒ−Ｋα線での測定した軽元素についても定量分析値を得る。
【００３４】
Ｃｒ−Ｋα線の感度校正値を得るための感度校正直線２５を図２に示す。ＶはＣｒ−Ｋα線を一次Ｘ線とした場合は測定できないので、Ｃｒ−ｋα線で測定できるＳｃも添加した乾燥痕の測定で得られた感度校正直線２５が図２に示されている。以下、感度校正直線２５の求め方を説明する。
【００３５】
内標準元素としてＶおよびＳｃが所定量添加された回収液の乾燥痕に対して全反射蛍光Ｘ線測定（ステップＳ１４ａ及びステップＳ１４ｂ）を行うことで得られる定量分析値と、回収液に添加された所定量との比で式（１）のように、ＶおよびＳｃに対してそれぞれの感度校正値が求められる。
【００３６】
感度校正値＝乾燥痕の定量分析値／添加した量 ---- (1)
ＶとＳｃとでは一次Ｘ線の波長が異なり、蛍光Ｘ線のエネルギーも異なるため感度校正値は異なる。ＶおよびＳｃの添加量が異なる乾燥痕に対して、それぞれ感度校正値を求め、Ｖの感度校正値とＳｃの感度校正値の相関をプロットした結果が図２である。ＶおよびＳｃの添加量を変えると乾燥痕の形状が変わるため感度校正値が変化するが、その変化の割合はＶとＳｃとで同様であるので、感度校正値の関係は図２に示すように直線２５となる。
【００３７】
図２を用いることによって、内標準元素としてＶだけを添加した乾燥痕の測定から得られるＶの感度校正値と図２の感度校正直線２５から、仮想的なＳｃの感度校正値を知ることができる。
【００３８】
すなわち、図２の感度校正直線２５を用いることによって図１に示す定量分析計算（ステップＳ１５）が可能となる。例えば、Ｖの感度校正値が０．６の場合は、図２の感度校正直線２５からＳｃの感度校正値が約０．４２と求められるので、Cr-ｋα線で測定された乾燥痕に含まれる元素の定量分析値に１／０．４２を乗算することで、Cr-ｋα線での校正された正確な定量分析値を得ることが可能となる。
【００３９】
図３はＣｒ−Ｋα線で定量値が測定できる軽元素であるＫ及びＣａと、Ｗ−Ｌβ線で定量値が測定できる遷移金属であるＦｅ及びＣｕをＳｉウエハ表面に塗布した試料について、気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析法で分析した結果である。Ｆｅ及びＣｕは５×１０10atoms/cm2相当量の塗布がされているが、内部標準法を用いていない定量分析法では、５×１０10atoms/cm2より低い定量分析結果となっている（校正前）。
【００４０】
一方、図１のフローに示すように、ステップＳ１２において、回収液に内標準元素であるＶを加えて、Ｃｒ−ＫαおよびＷ−Ｌβ線で分析（ステップＳ１４ａ及びステップＳ１４ｂ）後に、Ｗ−Ｌβ線によるＫ及びＣａの測定データについては、Ｖの感度校正値((1)式)で校正後の定量値を求め、Ｃｒ−Ｋα線によるＦｅ及びＣｕの測定データについては図２の校正直線で感度校正値を得て、校正後の定量値を求めた。この分析方法で求めたＫ、Ｃａ、Ｆｅ及びＣｕの校正後の定量分析値を図３に示す（校正後）。図３に示すとおり、本発明の定量分析によって所定量（５×１０10atoms/cm2）に近い値を得ることができた。すなわち、本実施形態によれば、Ｃｒ−ＫαおよびＷ−Ｌβ線等の複数波長の一次Ｘ線を用いた場合においても、あらかじめ校正用試料の乾燥痕に対して求められたＶやＳｃ等の複数の内標準元素の定量値の相関関係である感度校正直線を利用することによって、被測定試料の乾燥痕中に添加される内部標準用元素を例えばＶの１種類とした場合においても、高い精度で被測定試料の乾燥痕中の元素の定量分析が可能となる。
【００４１】
特に、Ｃｒ−ＫαおよびＷ−Ｌβ線による分析を行なうステップＳ１４ａ及びステップＳ１４ｂにおいて、Ｃｒ−Ｋα線の入射方向とＷ−Ｌβ線の入射方向とを校正用試料の乾燥痕に対して実質的に同一とすることによって、乾燥痕の形状に依存することなく、感度校正直線を求めることができ、被測定試料の乾燥痕中の元素の定量分析がより高い精度で可能となる。
【００４２】
なお、上記説明では２つの波長のＸ線（Ｃｒ−ＫαおよびＷ−Ｌβ線）について説明したが、３つ以上のＸ線についても同様の方法によって定量分析が可能である。
【００４３】
（第２の実施形態）
この発明の第２の実施形態に係る全反射蛍光Ｘ線装置について図４〜６を参照しながら説明する。
【００４４】
図４は本実施形態に係る全反射蛍光Ｘ線装置の構成を説明する図である。背景技術で説明した全反射蛍光Ｘ線装置の構成（図７）と同一の構成要素については同一の符号を付しており、その説明は省略する。また、Ｘ線発生源６及びモノクロメータ８はそれぞれ１つしか記載されていないが、実際には複数組存在している。本実施形態では、Ｃｒ−Ｋα線とＷ−Ｌβ線の２つの波長の１次Ｘ線を試料ステージ１０上に保持されているウエハ１１表面に入射することができる。
【００４５】
本実施形態に係る全反射蛍光Ｘ線装置において特徴となる点は、乾燥痕を拡大観察するためのＣＣＤカメラ１５が加えられている点である。また、ＣＣＤカメラ１５からの出力信号はコンピュータ１４ａに入力され、コンピュータ１４ａから試料ステージ１０の回転角度や水平面内での位置を制御する信号が出力される。
【００４６】
以下、ＣＣＤカメラ１５を用いて試料ステージ１０を制御する方法について詳しく説明する。
【００４７】
図５及び図６は、乾燥痕の拡大観察像の模式図であり、試料ステージ１０の調整方法を説明する図である。乾燥痕１６に対して、Ｃｒ−Ｋα線が矢印１７の方向から入射しており、Ｗ−Ｌβ線が矢印１８の方向から入射している。
【００４８】
以下、Ｃｒ−Ｋα線で測定した後にＷ−Ｌβ線で測定する場合について説明する。図５はＣｒ−Ｋα線で測定した際の乾燥痕１６の光学顕微鏡像を模式的に示す図である。Ｃｒ−Ｋα線の入射方向１７とＷ−Ｌβ線の入射方向１８とのなす角度は既知であることから、Ｗ−Ｌβ線で測定する際に、２つの一次Ｘ線の乾燥痕１６に対する入射方向が等しくなるように、試料ステージ１０を回転させて、図６のように調整する。この際、必要であれば、試料ステージ１０の平面方向の直交２軸の位置調整も行なう。これにより、図５に示すＣｒ−Ｋα線の入射方向１７と乾燥痕１６の位置関係と図６に示すＷ−Ｌβ線の入射方向１８と乾燥痕１６の位置関係がほぼ等しくなる。本実施形態では、２つの一次Ｘ線のなす角度が３０度であるため、試料ステージ１０を右方向に３０度回転させることになる。乾燥痕１６は試料ステージ１０の中心に存在していない場合は多いことから、ＣＣＤカメラ１５により乾燥痕１６を観察しながら、試料ステージ１０を回転させると共に、平面方向の直交２軸の位置調整を行う。
【００４９】
このように本実施形態に係る全反射蛍光Ｘ線装置では、乾燥痕の形状を拡大観察して乾燥痕に対する複数の一次Ｘ線の入射方向を等しくしているので、高い精度で気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係る全反射蛍光Ｘ線分析方法及び全反射蛍光Ｘ線分析装置は、半導体ウエハ表面の微量不純物を分析する手段として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る全反射蛍光Ｘ線分析方法のフローチャート
【図２】本発明の第１の実施形態における、Ｖ（バナジウム）とＳｃ（スカンジウム）との感度校正直線の例を示す図
【図３】本発明の第１の実施形態における、感度校正直線で校正して定量分析値を求めた結果を説明する図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る全反射蛍光Ｘ線装置の構成を説明する図
【図５】本発明の第２の実施形態における、Ｃｒ−Ｋα線での測定時の乾燥痕の拡大観察像を模式的に説明する図
【図６】本発明の第２の実施形態における、Ｗ−Ｌβ線での測定時の乾燥痕の拡大観察像を模式的に説明する図
【図７】従来例の全反射蛍光Ｘ線装置を説明する図
【図８】従来の分析方法を説明するフローチャート
【図９】従来の分析方法を説明する模式図
【符号の説明】
【００５２】
６ Ｘ線発生源
７ Ｘ線
８ モノクロメータ
９ 一次Ｘ線
１０ 試料ステージ
１１ ウエハ
１２ 蛍光Ｘ線
１３ Ｘ線検出器
１４、１４ａ コンピュータ
１５ ＣＣＤカメラ
１６ 乾燥痕
１７ Ｃｒ−Ｋα線の入射方向
１８ Ｗ−Ｌβ線の入射方向
１９ 密閉容器
２０ ウエハ
２１ フッ酸蒸気導入口
２２ フッ酸蒸気
２３ 回収液支持棒
２４ 回収液
２５ 感度校正直線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ表面の微量不純物を分析するための表面分析装置である全反射蛍光Ｘ線分析装置を用いた高感度の分析方法および気相分解処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体デバイスの微細化に従い、半導体ウエハ表面の微量不純物の分析が非常に重要になっている。これは、ごく微量の金属不純物であってもゲート酸化膜の耐圧不良、キャパシタ絶縁膜のリーク電流の増大や経時誘電破壊、接合リークの増大、コンタクト抵抗の増大などの不良の原因となるためである。従って、半導体デバイスの電気特性を向上するには、ウエハ表面の不純物を出来る限り低減する必要がある。そのため、ウエハ表面の不純物量を高感度かつ正確に分析する必要がある。
【０００３】
高感度なウエハ表面の組成分析法として、ウエハ表面の微量不純物を濃縮・回収したのちに全反射蛍光Ｘ線分析装置で測定する方法がある(例えば特許文献１および特許文献２)。この分析方法は気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析法と呼ばれている。
【０００４】
まず全反射蛍光Ｘ線装置の構成について図７を用いて説明する。図７において、６はＸ線発生源、７はＸ線発生源６から放出されたＸ線、８はＸ線７を単色化するためのモノクロメータ、９は単色化された一次Ｘ線、１０は試料ステージ、１１は試料ステージ１０に保持されているウエハ、１２はウエハ１１表面で励起された蛍光Ｘ線、１３は蛍光Ｘ線１２を検出する検出器、１４は装置を制御するとともにデータを収集・処理するコンピュータである。
【０００５】
全反射蛍光Ｘ線は、Ｘ線発生源６から放出されたＸ線７をモノクロメータ８で単色化して、一次Ｘ線９として試料ステージ１０上に保持されているウエハ１１表面に入射される。この際、全反射臨界角より浅い角度で一次Ｘ線９をウエハ１１に入射することによって、ウエハ１１表面に存在する原子の蛍光Ｘ線１２が発生し、この蛍光Ｘ線１２を検出器１３で検出し、コンピュータ１４でデータ処理される。このようにして全反射蛍光Ｘ線装置はウエハ１１表面の高感度分析を実現している。
【０００６】
次にこの全反射蛍光Ｘ線でより高感度に分析する方法として用いられている気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析法の測定方法のフローチャートを図８に示し、気相分解処理を説明するための模式図を図９に示す。
【０００７】
図８及び図９に示すように、気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析法は、以下の順序で行なわれる。
【０００８】
ステップＳ１において、図９（ａ）に示すように、密閉容器１９中に置かれたウエハ２０表面の薄膜または自然酸化膜を、フッ酸蒸気導入口２１から導入されるフッ酸蒸気２２によってフッ酸蒸気中で気相分解する。
【０００９】
次に、ステップＳ２において、図９（ｂ）に示すように、回収液支持棒２３の先端に保持された回収液２４を、ウエハ２０表面に対して走査することにより、回収液２４中に、ステップＳ１で気相分解されたウエハ２０表面の分解物を回収する。
【００１０】
次に、ステップＳ３において、図９（ｃ）に示すように、ウエハ２０上に回収液２４を滴下し、回収液２４を乾燥する。
【００１１】
最後に、ステップＳ４において、回収液を乾燥した痕（乾燥痕）を全反射蛍光Ｘ線分析で測定する。
【００１２】
以上のように、気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析法では、ウエハ表面のほぼ全面の汚染物を回収液により一箇所に集めて測定することによって高感度分析を実現している。
【００１３】
一般的に全反射蛍光Ｘ線分析では、測定対象部の形状によって定量分析値が変動することが知られている（特許文献３および特許文献４）。気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析法においては、ウエハ表面の汚染物を回収した後に乾燥しているため、ウエハ表面の薄膜の厚さ、回収・乾燥条件などによって乾燥痕の形状が変化して、定量分析値が変化する問題がある。
【００１４】
そこで、回収液中に既知量の元素を添加する内部標準法が提案されている（非特許文献１）。内部標準法は乾燥痕中に含まれる添加元素定量分析値と既知量である添加量とのズレ量によって、被測定試料中に含まれる元素の定量値を補正するものである。
【特許文献１】特開２０００−９６１５号公報
【特許文献２】特開２００１−２０１４４２号公報
【特許文献３】特開平６−２０７８８９号公報
【特許文献４】特開平８−３２７５６６号公報
【非特許文献１】第４５回応用物理学関係連合講演会29a-F-11(1998,p807)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし上記の内部標準法を用いた場合、複数の波長の一次Ｘ線を有する全反射蛍光Ｘ線装置では以下に示すような問題がある。
【００１６】
蛍光Ｘ線の励起効率は一次Ｘ線の波長、すなわち一次Ｘ線のエネルギーによって変化して、入射Ｘ線のエネルギーが元素のエネルギー吸収端に近いほどＸ線励起効率が高くなり、高感度な蛍光分析が可能となる。そのため軽元素、遷移金属、重金属の幅広い元素の蛍光Ｘ線を高感度に分析するためには複数の一次Ｘ線が必要で、近年の全反射蛍光Ｘ線では３種類程度の波長の一次Ｘ線が用いられる。
【００１７】
このため内部標準法においても、軽元素、遷移金属、重金属の蛍光Ｘ線測定に適した複数種類の内標準元素が必要になる。しかし一般的に全反射蛍光Ｘ線分析装置に用いられているエネルギー分散型Ｘ線分析装置のエネルギー分解能は低いため、内部標準元素と被測定元素とによるピークの重なりが問題となる。高感度な全反射蛍光Ｘ線分析装置ではわずかなピークの重なりが生じた場合においても、極微量な元素の定量分析には重要な問題となる。そのためできる限り添加する内部標準元素の数は少なくすること、できれば内標準元素は１種類とすることが望ましい。
【００１８】
しかし従来の全反射蛍光Ｘ線分析方法および分析装置では、複数の波長の一次Ｘ線を用いた場合、１種類の内標準元素の添加では高い精度で定量分析することはできなかった。
【００１９】
したがって、この発明の目的は、上記課題に鑑みて、複数の一次Ｘ線を用いた気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析法において１種類の内標準元素の添加で、より高感度、高精度の定量測定を可能とする全反射蛍光Ｘ線分析方法および全反射蛍光Ｘ線分析装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために本発明の全反射蛍光Ｘ線分析方法は、ウエハ表面に形成された薄膜または自然酸化膜を、フッ酸気相中で分解する工程と、フッ酸気相中において分解により生じた分解物を回収するための回収液をウエハ表面に接触させながら、ウエハ表面に対して走査する工程と、回収液をウエハ表面上で乾燥させることにより乾燥痕を形成する工程と、乾燥痕を全反射蛍光Ｘ線により分析する工程とを含む、気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析法において、第１の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な第１の内標準元素と第２の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な第２の内標準元素とを添加した校正用試料の乾燥痕に含まれる第１の内標準元素の定量値と第２の内標準元素の定量値を、第１の波長の一次Ｘ線と第２の波長の一次Ｘ線とにより測定する工程と、第１の内標準元素の定量値と第２の内標準元素の定量値の相関関係を求める工程と、第１の内標準元素を含む被測定試料の乾燥痕における第１の内標準元素の定量値を、第１の波長の一次Ｘ線で測定する工程と、被測定試料の乾燥痕に含まれる、第２の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な元素の定量値を、当該相関関係に基づいて算出する工程とを含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明の全反射蛍光Ｘ線分析方法によれば、内部標準法を用いた気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析による定量分析において、複数波長の一次Ｘ線を用いた場合においても、あらかじめ校正用試料の乾燥痕に対して求められた複数の内標準元素の定量値の相関関係である感度校正直線を利用することによって、被測定試料の乾燥痕中に添加される内部標準用元素を１種類とした場合においても、高い精度で被測定試料の乾燥痕中の元素の定量分析が可能となる。
【００２２】
本発明の全反射蛍光Ｘ線分析方法における校正用試料の乾燥痕に含まれる第１の内標準元素の定量値と第２の内標準元素の定量値を測定する工程において、第１の波長の一次Ｘ線の入射方向と第２の波長の一次Ｘ線の入射方向とが校正用試料の乾燥痕に対して実質的に同一であることが好ましい。
【００２３】
このようにすると、乾燥痕の形状に依存することなく、上記の感度校正直線を求めることができ、被測定試料の乾燥痕中の元素の定量分析がより高い精度で可能となる。
【００２４】
本発明の全反射蛍光Ｘ線分析方法において、校正用試料の乾燥痕に含まれる第１の内標準元素の定量値と第２の内標準元素の定量値を測定する工程は、校正用試料の乾燥痕の形状を拡大観察して、拡大観察像をもとに第１の波長の一次Ｘ線及び第２の波長の一次Ｘ線の入射方向に対する校正用試料の乾燥痕の位置および回転方向を調整すること工程を含むことが好ましい。
【００２５】
このようにすると、容易に、第１の波長の一次Ｘ線の入射方向と第２の波長の一次Ｘ線の入射方向とを校正用試料の乾燥痕に対して実質的に同一にすることができる。
【００２６】
上記目的を達成するために本発明の全反射蛍光Ｘ線分析装置は、異なる波長のＸ線を発生させる複数のＸ線発生源と、複数のＸ線発生源のうちのそれぞれのＸ線発生源から特定波長の一次Ｘ線を抽出するモノクロメータと、試料を保持するとともに試料を平面的に移動させることが可能であり且つ試料に対する一次Ｘ線の入射角度を任意に設定することが可能な試料台と、試料台の上方にあって試料の表面からの蛍光Ｘ線を検出するためのＸ線検出器と、Ｘ線検出器で検出された信号の収集およびデータ処理を行うためのデータ処理用演算装置とを備えた全反射蛍光Ｘ線分析装置において、データ処理用演算装置は、複数のＸ線発生源のうちの一のＸ線発生源から抽出された第１の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な第１の内標準元素と複数のＸ線発生源のうちの他のＸ線発生源から抽出され第２の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な第２の内標準元素とを添加した校正用試料の乾燥痕に含まれる第１の内標準元素の定量値と第２の内標準元素の定量値の相関関係を求める手段と、第１の波長の一次Ｘ線により測定された被測定試料の乾燥痕における第１の内標準元素の定量値を求める手段と、被測定試料の乾燥痕に含まれる、第２の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な元素の定量値を、当該相関関係に基づいて算出する手段を有することを特徴とする。
【００２７】
本発明の全反射蛍光Ｘ線分析装置は、複数の波長のＸ線発生源から抽出された複数の一次Ｘ線が被測定試料の乾燥痕に対して入射する方向を一定の方向とする調節手段を有することが好ましい。更に、当該調節手段は、被測定試料の乾燥痕の拡大観察像をもとに、試料台の位置及び回転角度を調整する手段を有することが好ましい。
【００２８】
本発明の全反射蛍光Ｘ線分析装置によれば、本発明の全反射蛍光Ｘ線分析方法を容易に実現することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の全反射蛍光Ｘ線分析方法および全反射蛍光Ｘ線装置によれば、内部標準法を用いた気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析による定量分析において、複数波長の一次Ｘ線を用いた場合においても、あらかじめ校正用試料の乾燥痕に対して求められた複数の内標準元素の定量値の相関関係である感度校正直線を利用することによって、被測定試料の乾燥痕中に添加される内部標準用元素を１種類とした場合においても、内部標準定量分析で高い精度で、被測定試料の乾燥痕中の元素の定量分析が可能となる。これによって、半導体デバイス製造工程における適切な汚染評価が可能となり、安定した半導体デバイスの生産ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の全反射蛍光Ｘ線分析方法および全反射蛍光Ｘ線装置の実施形態について詳しく説明する。
【００３１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る全反射蛍光Ｘ線分析方法を図１〜図３を参照しながら説明する。図１は第１の実施形態である分析方法のフローチャート、図２はＶ（バナジウム）とＳｃ（スカンジウム）との感度校正直線の例を示す図、図３は、図２の感度校正直線で校正して定量分析値を求めた結果である。
【００３２】
図１のフローチャートに示されるフッ酸雰囲気中でＳｉ酸化膜を分解するステップ１１、ウエハ表面の分解物を回収するステップＳ１２、回収液を乾燥するステップＳ１３、全反射蛍光Ｘ線分析するステップＳ１４で行なわれる処理は背景技術で説明したステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４で行なわれる処理とそれぞれ同様の処理であるため、説明を省略する。但し、本実施形態では、ステップＳ１２において、既知濃度の内標準元素(Ｖ)を回収液に滴下して分解物を回収している。Ｖ−ｋα線の蛍光Ｘ線のエネルギーは4.95keVでありＷ−Ｌβ線での測定に適している。ステップＳ１２の後に回収液を乾燥させて得られる乾燥痕に対して、Ｃｒ−Ｋα線を一次Ｘ線とした全反射蛍光Ｘ線測定（ステップＳ１４ａ）を実施し、続いてＷ−Ｌβ線を一次Ｘ線とした全反射蛍光Ｘ線測定（ステップＳ１４ｂ）を実施している。これらＣｒ−Ｋα線による測定とＷ−Ｌβ線による測定で得られたデータを用い、次のように定量分析計算（ステップＳ１５）を実施している。
【００３３】
まず、Ｗ-Ｌα線の測定については内部標準元素であるＶによって定量分析が可能である。次に、Ｗ-Ｌα線で測定した内部標準元素(Ｖ)の強度を元に、あらかじめ用意している校正直線を用いて、Ｃｒ−Ｋα線の感度校正値を得る。そして、Ｃｒ−Ｋα線での測定した軽元素についても定量分析値を得る。
【００３４】
Ｃｒ−Ｋα線の感度校正値を得るための感度校正直線２５を図２に示す。ＶはＣｒ−Ｋα線を一次Ｘ線とした場合は測定できないので、Ｃｒ−ｋα線で測定できるＳｃも添加した乾燥痕の測定で得られた感度校正直線２５が図２に示されている。以下、感度校正直線２５の求め方を説明する。
【００３５】
内標準元素としてＶおよびＳｃが所定量添加された回収液の乾燥痕に対して全反射蛍光Ｘ線測定（ステップＳ１４ａ及びステップＳ１４ｂ）を行うことで得られる定量分析値と、回収液に添加された所定量との比で式（１）のように、ＶおよびＳｃに対してそれぞれの感度校正値が求められる。
【００３６】
感度校正値＝乾燥痕の定量分析値／添加した量 ---- (1)
ＶとＳｃとでは一次Ｘ線の波長が異なり、蛍光Ｘ線のエネルギーも異なるため感度校正値は異なる。ＶおよびＳｃの添加量が異なる乾燥痕に対して、それぞれ感度校正値を求め、Ｖの感度校正値とＳｃの感度校正値の相関をプロットした結果が図２である。ＶおよびＳｃの添加量を変えると乾燥痕の形状が変わるため感度校正値が変化するが、その変化の割合はＶとＳｃとで同様であるので、感度校正値の関係は図２に示すように直線２５となる。
【００３７】
図２を用いることによって、内標準元素としてＶだけを添加した乾燥痕の測定から得られるＶの感度校正値と図２の感度校正直線２５から、仮想的なＳｃの感度校正値を知ることができる。
【００３８】
すなわち、図２の感度校正直線２５を用いることによって図１に示す定量分析計算（ステップＳ１５）が可能となる。例えば、Ｖの感度校正値が０．６の場合は、図２の感度校正直線２５からＳｃの感度校正値が約０．４２と求められるので、Cr-ｋα線で測定された乾燥痕に含まれる元素の定量分析値に１／０．４２を乗算することで、Cr-ｋα線での校正された正確な定量分析値を得ることが可能となる。
【００３９】
図３はＣｒ−Ｋα線で定量値が測定できる軽元素であるＫ及びＣａと、Ｗ−Ｌβ線で定量値が測定できる遷移金属であるＦｅ及びＣｕをＳｉウエハ表面に塗布した試料について、気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析法で分析した結果である。Ｆｅ及びＣｕは５×１０10atoms/cm2相当量の塗布がされているが、内部標準法を用いていない定量分析法では、５×１０10atoms/cm2より低い定量分析結果となっている（校正前）。
【００４０】
一方、図１のフローに示すように、ステップＳ１２において、回収液に内標準元素であるＶを加えて、Ｃｒ−ＫαおよびＷ−Ｌβ線で分析（ステップＳ１４ａ及びステップＳ１４ｂ）後に、Ｗ−Ｌβ線によるＫ及びＣａの測定データについては、Ｖの感度校正値((1)式)で校正後の定量値を求め、Ｃｒ−Ｋα線によるＦｅ及びＣｕの測定データについては図２の校正直線で感度校正値を得て、校正後の定量値を求めた。この分析方法で求めたＫ、Ｃａ、Ｆｅ及びＣｕの校正後の定量分析値を図３に示す（校正後）。図３に示すとおり、本発明の定量分析によって所定量（５×１０10atoms/cm2）に近い値を得ることができた。すなわち、本実施形態によれば、Ｃｒ−ＫαおよびＷ−Ｌβ線等の複数波長の一次Ｘ線を用いた場合においても、あらかじめ校正用試料の乾燥痕に対して求められたＶやＳｃ等の複数の内標準元素の定量値の相関関係である感度校正直線を利用することによって、被測定試料の乾燥痕中に添加される内部標準用元素を例えばＶの１種類とした場合においても、高い精度で被測定試料の乾燥痕中の元素の定量分析が可能となる。
【００４１】
特に、Ｃｒ−ＫαおよびＷ−Ｌβ線による分析を行なうステップＳ１４ａ及びステップＳ１４ｂにおいて、Ｃｒ−Ｋα線の入射方向とＷ−Ｌβ線の入射方向とを校正用試料の乾燥痕に対して実質的に同一とすることによって、乾燥痕の形状に依存することなく、感度校正直線を求めることができ、被測定試料の乾燥痕中の元素の定量分析がより高い精度で可能となる。
【００４２】
なお、上記説明では２つの波長のＸ線（Ｃｒ−ＫαおよびＷ−Ｌβ線）について説明したが、３つ以上のＸ線についても同様の方法によって定量分析が可能である。
【００４３】
（第２の実施形態）
この発明の第２の実施形態に係る全反射蛍光Ｘ線装置について図４〜６を参照しながら説明する。
【００４４】
図４は本実施形態に係る全反射蛍光Ｘ線装置の構成を説明する図である。背景技術で説明した全反射蛍光Ｘ線装置の構成（図７）と同一の構成要素については同一の符号を付しており、その説明は省略する。また、Ｘ線発生源６及びモノクロメータ８はそれぞれ１つしか記載されていないが、実際には複数組存在している。本実施形態では、Ｃｒ−Ｋα線とＷ−Ｌβ線の２つの波長の１次Ｘ線を試料ステージ１０上に保持されているウエハ１１表面に入射することができる。
【００４５】
本実施形態に係る全反射蛍光Ｘ線装置において特徴となる点は、乾燥痕を拡大観察するためのＣＣＤカメラ１５が加えられている点である。また、ＣＣＤカメラ１５からの出力信号はコンピュータ１４ａに入力され、コンピュータ１４ａから試料ステージ１０の回転角度や水平面内での位置を制御する信号が出力される。
【００４６】
以下、ＣＣＤカメラ１５を用いて試料ステージ１０を制御する方法について詳しく説明する。
【００４７】
図５及び図６は、乾燥痕の拡大観察像の模式図であり、試料ステージ１０の調整方法を説明する図である。乾燥痕１６に対して、Ｃｒ−Ｋα線が矢印１７の方向から入射しており、Ｗ−Ｌβ線が矢印１８の方向から入射している。
【００４８】
以下、Ｃｒ−Ｋα線で測定した後にＷ−Ｌβ線で測定する場合について説明する。図５はＣｒ−Ｋα線で測定した際の乾燥痕１６の光学顕微鏡像を模式的に示す図である。Ｃｒ−Ｋα線の入射方向１７とＷ−Ｌβ線の入射方向１８とのなす角度は既知であることから、Ｗ−Ｌβ線で測定する際に、２つの一次Ｘ線の乾燥痕１６に対する入射方向が等しくなるように、試料ステージ１０を回転させて、図６のように調整する。この際、必要であれば、試料ステージ１０の平面方向の直交２軸の位置調整も行なう。これにより、図５に示すＣｒ−Ｋα線の入射方向１７と乾燥痕１６の位置関係と図６に示すＷ−Ｌβ線の入射方向１８と乾燥痕１６の位置関係がほぼ等しくなる。本実施形態では、２つの一次Ｘ線のなす角度が３０度であるため、試料ステージ１０を右方向に３０度回転させることになる。乾燥痕１６は試料ステージ１０の中心に存在していない場合は多いことから、ＣＣＤカメラ１５により乾燥痕１６を観察しながら、試料ステージ１０を回転させると共に、平面方向の直交２軸の位置調整を行う。
【００４９】
このように本実施形態に係る全反射蛍光Ｘ線装置では、乾燥痕の形状を拡大観察して乾燥痕に対する複数の一次Ｘ線の入射方向を等しくしているので、高い精度で気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係る全反射蛍光Ｘ線分析方法及び全反射蛍光Ｘ線分析装置は、半導体ウエハ表面の微量不純物を分析する手段として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る全反射蛍光Ｘ線分析方法のフローチャート
【図２】本発明の第１の実施形態における、Ｖ（バナジウム）とＳｃ（スカンジウム）との感度校正直線の例を示す図
【図３】本発明の第１の実施形態における、感度校正直線で校正して定量分析値を求めた結果を説明する図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る全反射蛍光Ｘ線装置の構成を説明する図
【図５】本発明の第２の実施形態における、Ｃｒ−Ｋα線での測定時の乾燥痕の拡大観察像を模式的に説明する図
【図６】本発明の第２の実施形態における、Ｗ−Ｌβ線での測定時の乾燥痕の拡大観察像を模式的に説明する図
【図７】従来例の全反射蛍光Ｘ線装置を説明する図
【図８】従来の分析方法を説明するフローチャート
【図９】従来の分析方法を説明する模式図
【符号の説明】
【００５２】
６ Ｘ線発生源
７ Ｘ線
８ モノクロメータ
９ 一次Ｘ線
１０ 試料ステージ
１１ ウエハ
１２ 蛍光Ｘ線
１３ Ｘ線検出器
１４、１４ａ コンピュータ
１５ ＣＣＤカメラ
１６ 乾燥痕
１７ Ｃｒ−Ｋα線の入射方向
１８ Ｗ−Ｌβ線の入射方向
１９ 密閉容器
２０ ウエハ
２１ フッ酸蒸気導入口
２２ フッ酸蒸気
２３ 回収液支持棒
２４ 回収液
２５ 感度校正直線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ表面に形成された薄膜または自然酸化膜を、フッ酸気相中で分解する工程と、前記フッ酸気相中において分解により生じた分解物を回収するための回収液をウエハ表面に接触させながら、前記ウエハ表面に対して走査する工程と、前記回収液をウエハ表面上で乾燥させることにより乾燥痕を形成する工程と、前記乾燥痕を全反射蛍光Ｘ線により分析する工程とを含む、気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析法において、
第１の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な第１の内標準元素と第２の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な第２の内標準元素とを添加した校正用試料の乾燥痕に含まれる前記第１の内標準元素の定量値と前記第２の内標準元素の定量値を、前記第１の波長の一次Ｘ線と前記第２の波長の一次Ｘ線とにより測定する工程と、
前記第１の内標準元素の定量値と前記第２の内標準元素の定量値の相関関係を求める工程と、
前記第１の内標準元素を含む被測定試料の乾燥痕における前記第１の内標準元素の定量値を、前記第１の波長の一次Ｘ線で測定する工程と、
前記被測定試料の乾燥痕に含まれる、前記第２の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な元素の定量値を、前記相関関係に基づいて算出する工程とを含むことを特徴とする全反射蛍光Ｘ線分析方法。
【請求項２】
前記校正用試料の乾燥痕に含まれる前記第１の内標準元素の定量値と前記第２の内標準元素の定量値を測定する工程において、
前記第１の波長の一次Ｘ線の入射方向と前記第２の波長の一次Ｘ線の入射方向とが前記校正用試料の乾燥痕に対して実質的に同一であることを特徴とする請求項１に記載の全反射蛍光Ｘ線分析方法。
【請求項３】
前記校正用試料の乾燥痕に含まれる前記第１の内標準元素の定量値と前記第２の内標準元素の定量値を測定する工程は、
前記校正用試料の乾燥痕の形状を拡大観察して、拡大観察像をもとに前記第１の波長の一次Ｘ線及び前記第２の波長の一次Ｘ線の入射方向に対する前記校正用試料の乾燥痕の位置および回転方向を調整すること工程を含むことを特徴とした請求項１あるいは請求項２に記載の全反射蛍光Ｘ線分析方法。
【請求項４】
異なる波長のＸ線を発生させる複数のＸ線発生源と、前記複数のＸ線発生源のうちのそれぞれのＸ線発生源から特定波長の一次Ｘ線を抽出するモノクロメータと、試料を保持するとともに前記試料を平面的に移動させることが可能であり且つ前記試料に対する前記一次Ｘ線の入射角度を任意に設定することが可能な試料台と、前記試料台の上方にあって前記ウエハの表面からの蛍光Ｘ線を検出するためのＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器で検出された信号の収集およびデータ処理を行うためのデータ処理用演算装置とを備えた全反射蛍光Ｘ線分析装置において、
前記データ処理用演算装置は、前記複数のＸ線発生源のうちの一のＸ線発生源から抽出された第１の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な第１の内標準元素と前記複数のＸ線発生源のうちの他のＸ線発生源から抽出され第２の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な第２の内標準元素とを添加した校正用試料の乾燥痕に含まれる前記第１の内標準元素の定量値と前記第２の内標準元素の定量値の相関関係を求める手段と、前記第１の波長の一次Ｘ線により測定された被測定試料の乾燥痕における前記第１の内標準元素の定量値を求める手段と、前記被測定試料の乾燥痕に含まれる、前記第２の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な元素の定量値を、前記相関関係に基づいて算出する手段を有することを特徴とする全反射蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項５】
前記複数の波長のＸ線発生源から抽出された複数の一次Ｘ線が前記被測定試料の乾燥痕に対して入射する方向を一定の方向とする調節手段を有することを特徴とする請求項４に記載の全反射蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項６】
前記調節手段は、前記被測定試料の乾燥痕の拡大観察像をもとに、前記試料台の位置及び回転角度を調整する手段を有することを特徴とした全反射蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項１】
ウエハ表面に形成された薄膜または自然酸化膜を、フッ酸気相中で分解する工程と、前記フッ酸気相中において分解により生じた分解物を回収するための回収液をウエハ表面に接触させながら、前記ウエハ表面に対して走査する工程と、前記回収液をウエハ表面上で乾燥させることにより乾燥痕を形成する工程と、前記乾燥痕を全反射蛍光Ｘ線により分析する工程とを含む、気相分解−全反射蛍光Ｘ線分析法において、
第１の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な第１の内標準元素と第２の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な第２の内標準元素とを添加した校正用試料の乾燥痕に含まれる前記第１の内標準元素の定量値と前記第２の内標準元素の定量値を、前記第１の波長の一次Ｘ線と前記第２の波長の一次Ｘ線とにより測定する工程と、
前記第１の内標準元素の定量値と前記第２の内標準元素の定量値の相関関係を求める工程と、
前記第１の内標準元素を含む被測定試料の乾燥痕における前記第１の内標準元素の定量値を、前記第１の波長の一次Ｘ線で測定する工程と、
前記被測定試料の乾燥痕に含まれる、前記第２の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な元素の定量値を、前記相関関係に基づいて算出する工程とを含むことを特徴とする全反射蛍光Ｘ線分析方法。
【請求項２】
前記校正用試料の乾燥痕に含まれる前記第１の内標準元素の定量値と前記第２の内標準元素の定量値を測定する工程において、
前記第１の波長の一次Ｘ線の入射方向と前記第２の波長の一次Ｘ線の入射方向とが前記校正用試料の乾燥痕に対して実質的に同一であることを特徴とする請求項１に記載の全反射蛍光Ｘ線分析方法。
【請求項３】
前記校正用試料の乾燥痕に含まれる前記第１の内標準元素の定量値と前記第２の内標準元素の定量値を測定する工程は、
前記校正用試料の乾燥痕の形状を拡大観察して、拡大観察像をもとに前記第１の波長の一次Ｘ線及び前記第２の波長の一次Ｘ線の入射方向に対する前記校正用試料の乾燥痕の位置および回転方向を調整すること工程を含むことを特徴とした請求項１あるいは請求項２に記載の全反射蛍光Ｘ線分析方法。
【請求項４】
異なる波長のＸ線を発生させる複数のＸ線発生源と、前記複数のＸ線発生源のうちのそれぞれのＸ線発生源から特定波長の一次Ｘ線を抽出するモノクロメータと、試料を保持するとともに前記試料を平面的に移動させることが可能であり且つ前記試料に対する前記一次Ｘ線の入射角度を任意に設定することが可能な試料台と、前記試料台の上方にあって前記ウエハの表面からの蛍光Ｘ線を検出するためのＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器で検出された信号の収集およびデータ処理を行うためのデータ処理用演算装置とを備えた全反射蛍光Ｘ線分析装置において、
前記データ処理用演算装置は、前記複数のＸ線発生源のうちの一のＸ線発生源から抽出された第１の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な第１の内標準元素と前記複数のＸ線発生源のうちの他のＸ線発生源から抽出され第２の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な第２の内標準元素とを添加した校正用試料の乾燥痕に含まれる前記第１の内標準元素の定量値と前記第２の内標準元素の定量値の相関関係を求める手段と、前記第１の波長の一次Ｘ線により測定された被測定試料の乾燥痕における前記第１の内標準元素の定量値を求める手段と、前記被測定試料の乾燥痕に含まれる、前記第２の波長の一次Ｘ線により定量値の測定が可能な元素の定量値を、前記相関関係に基づいて算出する手段を有することを特徴とする全反射蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項５】
前記複数の波長のＸ線発生源から抽出された複数の一次Ｘ線が前記被測定試料の乾燥痕に対して入射する方向を一定の方向とする調節手段を有することを特徴とする請求項４に記載の全反射蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項６】
前記調節手段は、前記被測定試料の乾燥痕の拡大観察像をもとに、前記試料台の位置及び回転角度を調整する手段を有することを特徴とした全反射蛍光Ｘ線分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−２９２５５８（Ｐ２００６−２９２５５８Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１４１６１（Ｐ２００５−１１４１６１）
【出願日】平成１７年４月１２日（２００５．４．１２）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１２日（２００５．４．１２）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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