JP4039754B2 - Method for measuring contamination amount of semiconductor wafer and method for measuring contamination density - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハの汚染量測定方法および汚染密度測定方法並びに局部汚染試料の作製方法に関し、特に、ウェハ汚染量の簡易かつ正確な測定に有効な半導体ウェハの汚染量測定方法および汚染密度測定方法並びに局部汚染試料の作製方法に関する。
【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、シリコンウェハの洗浄度を高めることが要求されている。シリコンウェハの洗浄度を検査する方法として、VPD法(Vapor Phase Decomposition)と称される汚染量測定方法が従来から行われている。このVPD法では、以下に示す一連の手順に従って、シリコンウェハの汚染量が測定される。
【0003】
(1)シリコンウェハを密閉容器に収容し、一定の時間、フッ化水素酸蒸気雰囲気下にさらす。この処理により、シリコンウェハの表面に形成された自然酸化膜が分解され、疎水面が形成される。
【0004】
(2)前記疎水面に酸性の液滴を滴下し、該滴下した液滴をシリコンウェハの表面上で走査させる。この処理により、シリコンウェハに付着した汚染物質が該液滴に吸収される。
【0005】
(3)前記走査後の液滴を回収し、ICP−MS法(InductivelyCoupled Plasma−Mass Spectrometry)により、該回収したイオンカウントを検出する。尚、AAS法の場合には、イオンカウントではなく、吸光度を検出する。
【0006】
(4)汚染物質の濃度が既知の液滴を使用して検量線を作成する。
【0007】
(5)前記検量線を使用して、前記検出したイオンカウントからステップ4で回収した液滴中の汚染物質量を求め、この汚染物質量に基づいてシリコンウェハの汚染量を特定する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、VPD法では、操作が複雑であるため、ウェハの表面から汚染物質を完全に回収することが困難であり、測定値に誤差が生じるという問題があった。
【0009】
上記問題を解決するために確立された全反射蛍光X線分析(TXRF:Total Reflection X−ray Fluorescence)は、簡便な測定方法であるが、標準試料が存在しないため、全反射蛍光X線分析のみでの絶対校正が行えないという問題点があった。即ち、全反射蛍光X線分析によって、ウェハの汚染量を測定する際には、結局VPD法との相関が必要であり、測定値に誤差が生じるという課題を完全に解決するには至っていない。
【0010】
一方、特開平4−144151号公報には、液滴による局部汚染と浸漬による全面汚染との差を全反射X線分析装置の構成要素である半導体検出器の感度分布として捉え、該感度分布を使用して全反射X線分析装置による検出結果を補正する技術が開示されている。この特開平4−144151号公報で開示された技術は、上記問題点を解決する手段として非常に有用であると考えられる。
【0011】
しかし、半導体検出器の感度分布は、液滴の形状やX線の入射方向等の測定条件によって変動する。従って、当該技術を有効に実施するためには、各種測定条件が考慮された技術へと発展させることが望まれていた。
【0012】
そこで、本発明は、ウェハ汚染量の簡易かつ正確な測定に有効な半導体ウェハの汚染量測定方法および汚染密度測定方法並びに局部汚染試料の作製方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、
半導体ウェハ(26)にX線(32)を照射して得られる蛍光X線(30)を半導体検出器(28)を用いて検出し、該半導体ウェハ(26)の汚染量を測定する半導体ウェハの汚染量測定方法において、
汚染物質を含む汚染液滴(12)を第1の半導体基板(10)の表面に滴下して、表面に汚染痕(14)を有する局部汚染試料(16)を作製する局部汚染試料作製工程(S10)と、
前記局部汚染試料作製工程(S10)が作製した局部汚染試料(16)にX線(32)を照射して得られる局部試料強度(IDROP)を検出し、該局部試料強度(IDROP)と前記汚染液滴(12)の汚染量である液滴汚染量(ADROP)との対応関係を示す検量線を作成する検量線作成工程(S12)と、
前記局部汚染試料作製工程(S10)が作製した局部汚染試料(16)に、入射角(θ)を変化させながらX線(32)を照射して得られる局部試料強度分布(IDROP(θ))を測定する局部試料強度分布測定工程(S14)と、
前記汚染物質を含む汚染溶液(20)中に第2の半導体基板(18)を浸漬し、表面に汚染層(22)を有する全面汚染試料(24)を作製する全面汚染試料作製工程(S16)と、
前記全面汚染試料作製工程(S16)が作製した全面汚染試料(24)に、入射角(θ)を変化させながらX線(32)を照射して得られる全面試料強度分布(IIAP(θ))を測定する全面試料強度分布測定工程(S18)と、
前記局部試料強度分布測定工程(S14)が測定した局部試料強度分布(IDROP(θ))と、前記全面試料強度分布測定工程(S18)が測定した全面試料強度分布(IIAP(θ))とを前記入射角(θ)の高角領域(RH)で一致させて規格化し、局部試料特性(αDROP)と全面試料特性(αIAP)とを求める規格化工程(S19)と、
前記規格化工程(S19)が求めた局部試料特性(αDROP)と全面試料特性(αIAP)との相対関係(α)を算出する相対関係算出工程(S20)と、
前記半導体ウェハ(26)にX線(32)を照射して得られるウェハ強度(IWAFER)を検出するウェハ強度検出工程(S22)と、
前記検量線作成工程(S12)が作成した検量線と、前記相対関係算出工程(S20)が算出した相対関係(α)と、前記ウェハ強度検出工程(S22)が検出したウェハ強度(IWAFER)とを用いて、ウェハ汚染量(AWAFER)を決定するウェハ汚染量決定工程(S24)と
を具備することを特徴とする。
【0014】
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、
前記ウェハ汚染量決定工程(S24)は、
前記相対関係算出工程(S20)が算出した相対関係(α)を用いて、前記検量線作成工程(S12)が作成した検量線の局部試料強度(IDROP)を補正し、
前記ウェハ強度検出工程(S22)が検出したウェハ強度(IWAFER)を前記補正後の検量線に当てはめて、前記ウェハ汚染量(AWAFER)を決定する
ことを特徴とする。
【0015】
また、請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、
前記相対関係算出工程(S20)は、
(式1)
α:相対関係、αIAP:全面試料特性、αDROP:局部試料特性
上式を実行して、前記相対関係を算出し、
前記局部試料強度(IDROP)の補正は、
(式2)
I:補正強度、α:相対関係、IDROP:局部試料強度
上式を実行して行う
ことを特徴とする。
【0016】
また、請求項4記載の発明は、請求項1記載の発明において、
前記ウェハ汚染量決定工程(S24)は、
前記相対関係算出工程(S20)が算出した相対関係(α)を用いて、前記ウェハ強度検出工程(S22)が検出したウェハ強度(IWAFER)を補正し、
該補正して得られた補正強度(I)を前記検量線作成工程(S12)が作成した検量線に当てはめて、前記ウェハ汚染量(AWAFER)を決定する
ことを特徴とする。
【0017】
また、請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、
前記相対関係算出工程(S20)は、
(式3)
α:相対関係、αDROP:局部試料特性、αIAP:全面試料特性
上式を実行して、前記相対関係を算出し、
前記補正強度(I)は、
(式4)
I:補正強度、α:相対関係、IWAFER:ウェハ強度
上式を実行して算出する
ことを特徴とする。
【0018】
また、請求項6記載の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の発明において、
前記局部汚染試料作製工程(S10)は、
前記汚染液滴(12)を2種類以上調製し、
該調製した各汚染液滴(12)をそれぞれ異なる位置に滴下する
ことを特徴とする。
【0019】
また、請求項7記載の発明は、請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の発明において、
前記汚染液滴(12)は、
前記第1の半導体基板(10)の表面に存在する自然酸化膜を除去して形成された疎水面上に滴下し、
前記汚染痕(14)は、
前記疎水面上に滴下された汚染液滴(12)を乾燥させて形成する
ことを特徴とする。
【0020】
また、請求項8記載の発明は、請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の発明において、
前記局部汚染試料作製工程(S10)は、
前記汚染物質を1pg〜100ng含む1〜100μlの前記汚染液滴(12)を滴下して、0.1〜10mm直径の前記汚染痕(14)を形成する
ことを特徴とする。
【0021】
また、請求項9記載の発明は、請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の発明において、
前記汚染物質は、
金属であり、
前記汚染液滴(12)は、
フッ酸、超純水およびフッ酸+過酸化水素水のグループから選択される
ことを特徴とする。
【0022】
また、請求項10記載の発明は、
半導体ウェハ(26)にX線(32)を照射して得られる蛍光X線(30)を半導体検出器(28)を用いて検出し、該半導体ウェハ(26)の汚染密度を測定する半導体ウェハの汚染密度測定方法において、
汚染物質を含む汚染液滴(12)を第1の半導体基板(10)の表面に滴下して、表面に汚染痕(14)を有する局部汚染試料(16)を作製する局部汚染試料作製工程(S10)と、
前記局部汚染試料作製工程(S10)が作製した局部汚染試料(16)にX線(32)を照射して得られる局部試料強度(IDROP)を検出し、該局部試料強度(IDROP)と前記汚染液滴(12)の汚染量である液滴汚染量(ADROP)との対応関係を示す検量線を作成する検量線作成工程(S12)と、
前記局部汚染試料作製工程(S10)が作製した局部汚染試料(16)と前記半導体検出器(28)とをX軸方向に沿って相対的に移動させながら、X線(32)を該X軸と平行に照射して得られるX軸強度分布(I(X))を測定するX軸強度分布測定工程(S26)と、
前記局部汚染試料作製工程(S10)が作製した局部汚染試料(16)と前記半導体検出器(28)とをY軸方向に沿って相対的に移動させながら、X線(32)を該X軸と平行に照射して得られるY軸強度分布(I(Y))を測定するY軸強度分布測定工程(S28)と、
前記X軸強度分布測定工程(S26)が測定したX軸強度分布(I(X))と、前記Y軸強度分布測定工程(S28)が測定したY軸強度分布(I(Y))とを用いて、前記半導体検出器(28)の有効開口面積(W)を算出する有効開口面積算出工程(S30)と、
前記半導体ウェハ(26)にX線(32)を照射して得られるウェハ強度(IWAFER)を検出するウェハ強度検出工程(S22)と、
前記検量線作成工程(S12)が作成した検量線と、前記有効開口面積算出工程(S30)が算出した有効開口面積(W)と、前記ウェハ強度検出工程(S22)が検出したウェハ強度(IWAFER)とを用いて、ウェハ汚染密度(DWAFER)を決定するウェハ汚染密度決定工程(S32)と
を具備することを特徴とする。
【0023】
また、請求項11記載の発明は、請求項10記載の発明において、
前記ウェハ汚染密度決定工程(S32)は、
前記有効開口面積算出工程(S30)が算出した有効開口面積(W)を用いて、前記検量線作成工程(S12)が作成した検量線の液滴汚染量(ADROP)を前記汚染液滴(12)の汚染密度を示す液滴汚染密度(DDROP)に変換し、
前記ウェハ強度検出工程(S22)が検出したウェハ強度(IWAFER)を前記変換後の検量線に当てはめて、前記ウェハ汚染密度(DWAFER)を決定する
ことを特徴とする。
【0024】
また、請求項12記載の発明は、請求項11記載の発明において、
前記液滴汚染密度(DDROP)は、
(式5)
DDROP:液滴汚染密度、ADROP:液滴汚染量、W:有効開口面積
上式を実行して算出する
ことを特徴とする。
【0025】
また、請求項13記載の発明は、請求項10記載の発明において、
前記ウェハ汚染密度決定工程(S32)は、
前記有効開口面積算出工程(S30)が算出した有効開口面積(W)を用いて、前記ウェハ強度検出工程(S22)が検出したウェハ強度(IWAFER)を補正し、
該補正して得られた補正強度(I)を前記検量線作成工程(S12)が作成した検量線に当てはめて、前記ウェハ汚染密度(DWAFER)を決定する
ことを特徴とする。
【0026】
また、請求項14記載の発明は、請求項13記載の発明において、
前記補正強度(I)は、
(式6)
I:補正強度、IWAFER:ウェハ強度、W:有効開口面積
上式を実行して算出する
ことを特徴とする。
【0027】
また、請求項15記載の発明は、請求項10乃至請求項14のいずれかに記載の発明において、
前記有効開口面積算出工程(S30)は、
前記X軸強度分布測定工程(S26)が測定したX軸強度分布(I(X))または前記Y軸強度分布測定工程(S28)が測定したY軸強度分布(I(Y))のピーク値を1として、該X軸強度分布(I(X))および該Y軸強度分布(I(Y))を規格化し、
該規格化したX軸強度分布(I(X))およびY軸強度分布(I(Y))の強度方向をZ軸として3次元プロファイル(34)を作成し、
該生成した3次元プロファイル(34)の体積を算出し、
該算出して得られた体積を前記有効開口面積(W)とする
ことを特徴とする。
【0028】
また、請求項16記載の発明は、請求項15記載の発明において、
前記体積の算出は、
前記3次元プロファイル(34)の等高線を楕円で近似し、該楕円の面積を前記Z軸方向に積分して行う
ことを特徴とする。
【0029】
また、請求項17記載の発明は、請求項16記載の発明において、
前記体積の算出は、
(式7)
V:3次元プロファイル(34)の体積、π:円周率、FX(Z):等高線の横軸の長さ、FY(Z):等高線の縦軸の長さ
上式を実行して行う
ことを特徴とする。
【0030】
また、請求項18記載の発明は、請求項10乃至請求項17のいずれかに記載の発明において、
前記局部汚染試料作製工程(S10)は、
前記汚染液滴(12)を2種類以上調製し、
該調製した各汚染液滴(12)をそれぞれ異なる位置に滴下する
ことを特徴とする。
【0031】
また、請求項19記載の発明は、請求項10乃至請求項18のいずれかに記載の発明において、
前記汚染液滴(12)は、
前記第1の半導体基板(10)の表面に存在する自然酸化膜を除去して形成された疎水面上に滴下し、
前記汚染痕(14)は、
前記疎水面上に滴下された汚染液滴(12)を乾燥させて形成する
ことを特徴とする。
【0032】
また、請求項20記載の発明は、請求項10乃至請求項19のいずれかに記載の発明において、
前記局部汚染試料作製工程(S10)は、
前記汚染物質を1pg〜100ng含む1〜100μlの前記汚染液滴(12)を滴下して、0.1〜10mm直径の前記汚染痕(14)を形成する
ことを特徴とする。
【0033】
また、請求項21記載の発明は、請求項10乃至請求項20のいずれかに記載の発明において、
前記汚染物質は、
金属であり、
前記汚染液滴(12)は、
フッ酸、超純水およびフッ酸+過酸化水素水のグループから選択される
ことを特徴とする。
【0034】
また、請求項22記載の発明は、
半導体ウェハ(26)にX線(32)を照射して得られる蛍光X線(30)を半導体検出器(28)を用いて検出し、該半導体ウェハ(26)の汚染密度を測定する半導体ウェハの汚染密度測定方法において、
汚染物質を含む汚染液滴(12)を第1の半導体基板(10)の表面に滴下して、表面に汚染痕(14)を有する局部汚染試料(16)を作製する局部汚染試料作製工程(S10)と、
前記局部汚染試料作製工程(S10)が作製した局部汚染試料(16)にX線(32)を照射して得られる局部試料強度(IDROP)を検出し、該局部試料強度(IDROP)と前記汚染液滴(12)の汚染量である液滴汚染量(ADROP)との対応関係を示す検量線を作成する検量線作成工程(S12)と、
前記局部汚染試料作製工程(S10)が作製した局部汚染試料(16)に、入射角(θ)を変化させながらX線(32)を照射して得られる局部試料強度分布(IDROP(θ))を測定する局部試料強度分布測定工程(S14)と、
前記汚染物質を含む汚染溶液(20)中に第2の半導体基板(18)を浸漬し、表面に汚染層(22)を有する全面汚染試料(24)を作製する全面汚染試料作製工程(S16)と、
前記全面汚染試料作製工程(S16)が作製した全面汚染試料(24)に、入射角(θ)を変化させながらX線(32)を照射して得られる全面試料強度分布(IIAP(θ))を測定する全面試料強度分布測定工程(S18)と、
前記局部試料強度分布測定工程(S14)が測定した局部試料強度分布(IDROP(θ))と、前記全面試料強度分布測定工程(S18)が測定した全面試料強度分布(IIAP(θ))とを前記入射角(θ)の高角領域(RH)で一致させて規格化し、局部試料特性(αDROP)と全面試料特性(αIAP)とを求める規格化工程(S19)と、
前記規格化工程(S19)が求めた局部試料特性(αDROP)と全面試料特性(αIAP)との相対関係(α)を算出する相対関係算出工程(S20)と、
前記半導体ウェハ(26)にX線(32)を照射して得られるウェハ強度(IWAFER)を検出するウェハ強度検出工程(S22)と、
前記局部汚染試料作製工程(S10)が作製した局部汚染試料(16)と前記半導体検出器(28)とをX軸方向に沿って相対的に移動させながら、X線(32)を該X軸と平行に照射して得られるX軸強度分布(I(X))を測定するX軸強度分布測定工程(S26)と、
前記局部汚染試料作製工程(S10)が作製した局部汚染試料(16)と前記半導体検出器(28)とをY軸方向に沿って相対的に移動させながら、X線(32)を該X軸と平行に照射して得られるY軸強度分布(I(Y))を測定するY軸強度分布測定工程(S28)と、
前記X軸強度分布測定工程(S26)が測定したX軸強度分布(I(X))と、前記Y軸強度分布測定工程(S28)が測定したY軸強度分布(I(Y))とを用いて、前記半導体検出器(28)の有効開口面積(W)を算出する有効開口面積算出工程(S30)と、
前記検量線作成工程(S12)が作成した検量線と、前記相対関係算出工程(S20)が算出した相対関係(α)と、前記ウェハ強度検出工程(S22)が検出したウェハ強度(IWAFER)と、前記有効開口面積算出工程(S30)が算出した有効開口面積(W)とを用いて、ウェハ汚染密度(DWAFER)を決定するウェハ汚染密度決定工程(S32)と
を具備することを特徴とする。
【0035】
また、請求項23記載の発明は、請求項22記載の発明において、
前記ウェハ汚染密度決定工程(S32)は、
前記相対関係算出工程(S20)が算出した相対関係(α)を用いて、前記検量線作成工程(S12)が作成した検量線の局部試料強度(IDROP)を補正するとともに、前記有効開口面積算出工程(S30)が算出した有効開口面積(W)を用いて、前記検量線の液滴汚染量(ADROP)を前記汚染液滴(12)の汚染密度を示す液滴汚染密度(DDROP)に変換し、
前記ウェハ強度検出工程(S22)が検出したウェハ強度(IWAFER)を前記変換後の検量線に当てはめて、前記ウェハ汚染密度(DWAFER)を決定する
ことを特徴とする。
【0036】
また、請求項24記載の発明は、請求項23記載の発明において、
前記相対関係算出工程(S20)は、
(式1)
α:相対関係、αIAP:全面試料特性、αDROP:局部試料特性
上式を実行して、前記相対関係を算出し、
前記局部試料強度(IDROP)の補正は、
(式2)
I:補正強度、α:相対関係、IDROP:局部試料強度
上式を実行して行い、
前記液滴汚染密度(DDROP)は、
(式5)
DDROP:液滴汚染密度、ADROP:液滴汚染量、W:有効開口面積
上式を実行して算出する
ことを特徴とする。
【0037】
また、請求項25記載の発明は、請求項22記載の発明において、
前記ウェハ汚染密度決定工程(S32)は、
前記相対関係算出工程(S20)が算出した相対関係(α)と、前記有効開口面積算出工程(S30)が算出した有効開口面積(W)とを用いて、前記ウェハ強度検出工程(S22)が検出したウェハ強度(IWAFER)を補正し、
該補正して得られた補正強度(I)を前記検量線作成工程(S12)が作成した検量線に当てはめて、前記ウェハ汚染密度(DWAFER)を決定する
ことを特徴とする。
【0038】
また、請求項26記載の発明は、請求項25記載の発明において、
前記補正強度(I)は、
(式8)
I:補正強度、α:相対関係、IWAFER:ウェハ強度、有効開口面積
上式を実行して算出する
ことを特徴とする。
【0039】
また、請求項27記載の発明は、請求項22乃至請求項26のいずれかに記載の発明において、
前記局部汚染試料作製工程(S10)は、
前記汚染液滴(12)を2種類以上調製し、
該調製した各汚染液滴(12)をそれぞれ異なる位置に滴下する
ことを特徴とする。
【0040】
また、請求項28記載の発明は、請求項22乃至請求項27のいずれかに記載の発明において、
前記汚染液滴(12)は、
前記第1の半導体基板(10)の表面に存在する自然酸化膜を除去して形成された疎水面上に滴下し、
前記汚染痕(14)は、
前記疎水面上に滴下された汚染液滴(12)を乾燥させて形成する
ことを特徴とする。
【0041】
また、請求項29記載の発明は、請求項22乃至請求項28のいずれかに記載の発明において、
前記局部汚染試料作製工程(S10)は、
前記汚染物質を1pg〜100ng含む1〜100μlの前記汚染液滴(12)を滴下して、0.1〜10mm直径の前記汚染痕(14)を形成する
ことを特徴とする。
【0042】
また、請求項30記載の発明は、請求項22乃至請求項29のいずれかに記載の発明において、
前記汚染物質は、
金属であり、
前記汚染液滴(12)は、
フッ酸、超純水およびフッ酸+過酸化水素水のグループから選択される
ことを特徴とする。
【0047】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【0048】
(発明の概要)
本発明の第1の特徴は、局部汚染試料および全面汚染試料をそれぞれ作製し、当該各試料のX線に対する入射角依存性を示す局部試料特性αDROPと全面試料特性αIAPを求め、これらの相対関係αを用いてウェハ汚染量AWAFERを決定することにある(図1参照)。
【0049】
本発明の第2の特徴は、局部汚染試料のX線に対するX軸強度分布I(X)とY軸強度分布I(Y)を測定して、半導体検出器の有効開口面積Wを算出し、これを用いてウェハ汚染密度DWAFERを決定することにある。(図4参照)。
【0050】
上記特徴により、局部汚染試料から作成した検量線が直接使用できるため、全反射蛍光X線装置の絶対校正が可能となる。
【0051】
(第1の形態)
本発明の第1の形態は、局部汚染試料と全面汚染試料との相対関係を利用して半導体ウェハの汚染量を測定する発明である。
【0052】
前述したように、従来は、全反射蛍光X線分析に適した標準試料が存在しなかったため、全反射蛍光X線分析の絶対校正を実現するには、まず、適切な標準試料を選定することが必要である。
【0053】
本発明者らは、全反射蛍光X線分析の標準試料として、所望の汚染量が容易に得られる局部汚染試料を選定した。この局部汚染試料を使用して作成された検量線は、測定誤差が少なく、作成が容易である。
【0054】
ここで、半導体ウェハの汚染原因となる汚染物質は、該半導体ウェハの表面に一様に付着しているため、局部汚染試料と汚染状態が異なる。従って、上記検量線を該半導体ウェハの汚染量測定に用いるには、汚染状態に起因する蛍光X線強度の差を考慮する必要がある。一般に、汚染状態に起因する蛍光X線強度の差は、X線の入射角依存性として現れる。
【0055】
そこで、本発明者らは、局部汚染試料の入射角依存性と全面汚染試料の入射角依存性の相対関係を求め、この相関関係を利用して、上記検量線の適用を図った。
【0056】
本発明の第1の形態は、上記観点から構成された発明であり、全反射蛍光X線分析の絶対校正を実現する技術を提供する。
【0057】
図1は、本発明の第1の形態に係る半導体ウェハの汚染量測定方法の構成を示す工程図である。以下、同図に基づいて、この第1の形態の構成を説明する。
【0058】
図2は、図1に示す局部汚染試料作製工程S10が実行する局部汚染試料16の作製動作を示す動作説明図である。以下、同図を使用して、図1に示す局部汚染試料作製工程S10の構成を説明する。
【0059】
局部汚染試料作製工程S10は、汚染物質を含む汚染液滴12を第1の半導体基板10の表面に滴下し(同図(a))、該滴下した汚染液滴12を乾燥させて汚染痕14を形成し(同図(b))、表面が局部的に汚染された局部汚染試料(以下、必要に応じて「DROP」と示す)を得る。ここで、DROPは、ドロップレット法の略であり、局部汚染試料16の作製手段として利用できる。
【0060】
好ましくは、第1の半導体基板10の表面に存在する自然酸化膜を除去して、該第1の半導体基板10に疎水面を形成し、この疎水面上に汚染液滴12を滴下する。自然酸化膜を除去する手段としては、VPD(vapor phase decomposition)等のフッ素系化合物を利用した方法が使用できる。このように、汚染液滴12を疎水面上に滴下すると、汚染液滴12が疎水面ではじかれるため、粒の細かい汚染痕14を形成することができる。
【0061】
また、汚染液滴12の乾燥は、自然乾燥とすることが好ましく、汚染痕は、半導体検出器の検出範囲(例えば、直径2cm)に対して十分小さい大きさで形成する。例えば、汚染物質を1pg〜100ng含む1〜100μlの前記汚染液滴12を第1の半導体基板10表面に滴下し、0.1〜10mm直径の汚染痕14を形成する。
【0062】
また、好ましくは、汚染物質を金属とし、汚染液滴12をフッ酸、超純水およびフッ酸+過酸化水素水のグループから選択する。これらの親水性溶媒で汚染液滴12を構成すると、該汚染液滴12が疎水面上ではじかれ易くなり、好適な球形が得られる。
【0063】
汚染痕14は、同図に示すように、1つだけ形成してもよいし、異なる汚染量を有する汚染痕14を複数形成してもよい。この場合には、濃度の異なる2種類以上の汚染液滴12を調製し、該調製した各汚染液滴12をそれぞれ第1の半導体基板10上の異なる位置に滴下する。
【0064】
このとき、各液滴は、半導体検出器の検出範囲内で重ならない位置に滴下する。好ましくは、各液滴の形状を同一とし、濃度のみが異なるように滴下する。これにより、1つの局部汚染試料から複数の蛍光X線強度が得られるため、検量線作製が容易に行える。また、この応用例として、異なる物質を含む液滴を複数滴下してもよい。
【0065】
図3は、図1に示す検量線作成工程S12が実行する蛍光X線強度の検出動作を示す動作説明図である。以下、同図を使用して、図1に示す検量線作成工程S12の構成を説明する。
【0066】
検量線作成工程S12は、局部汚染試料16にX線32を照射して、該局部汚染試料16から得られた蛍光X線30を半導体検出器28で受光して、該受光した蛍光X線30の強度(以下、「局部試料強度IDROP」という)を検出する。この局部試料強度IDROPの検出を汚染液滴12の汚染量(以下、「液滴汚染量ADROPという」)を変化させながら行って、局部試料強度IDROPと汚染液滴12との対応関係を求める。
【0067】
図4は、図1に示す検量線作成工程S12が作成した検量線の一例を示すグラフである。同図に示すように、検量線作成工程S12は、局部試料強度IDROPを縦軸、液滴汚染量ADROPを横軸とする平面上にデータをプロットし、検量線を作成する。ここで、同図に示す検量線では、局部試料強度IDROPの単位が<counts>であり、液滴汚染量ADROPの単位が<atoms>である。
【0068】
尚、蛍光X線強度と汚染物質量との関係は、一般に比例関係となるため、該比例関係の比例係数を検量線として使用してもよい。
【0069】
図5は、図1に示す局部試料強度分布測定工程S14が実行する局部試料強度分布IDROP(θ)の測定動作を示す動作説明図である。以下、同図を使用して、図1に示す局部試料強度分布測定工程S14の構成を説明する。
【0070】
局部試料強度分布測定工程S14は、局部汚染試料16の表面に入射角θを変化させながらX線32を照射して、該局部汚染試料16から得られた蛍光X線30の強度分布(以下、「局部試料強度分布IDROP(θ)」)を測定する。X線の入射角θは、アングルスキャンによって変化させることができる。このとき、入射角θを変化させる範囲には、全反射条件を満たす低角領域RLと全反射条件をはずれた高角領域RHとを含める。
【0071】
図6は、図1に示す局部試料強度分布測定工程S14が測定した局部試料強度分布IDROP(θ)の一例を示すグラフである。同図に示すように、局部試料強度分布測定工程S14が測定した局部試料強度分布IDROP(θ)は、低角領域RLにブロードな強度ピークを有し、高角領域RHに入ると強度がなだらかに減少する。
【0072】
局部試料強度分布IDROP(θ)が同図に示すような分布曲線を有するのは、局部汚染試料16の汚染痕14が小山形状であることに起因する。即ち、低角領域RLでは、汚染痕14が該汚染痕14に直接入射するX線と、一旦、第1の半導体基板10の表面で反射してから入射するX線とを吸収するため、蛍光X線の量が多くなる。一方、高角領域RHでは、汚染痕14は、第1の半導体基板10の表面で反射してから入射するX線を吸収しなくなるため、蛍光X線の量が少なくなる。その結果、局部試料強度分布IDROP(θ)が同図に示すような分布曲線となる。
【0073】
図7は、図1に示す全面汚染試料作製工程S16が実行する全面汚染試料24の作製動作を示す動作説明図である。以下、同図を使用して、図1に示す全面汚染試料作製工程S16の構成を説明する。
【0074】
全面汚染試料作製工程S16は、汚染物質を含む汚染溶液20中に第2の半導体基板18を浸漬し(同図(a))、表面に汚染層22を有する全面汚染試料24(以下、必要に応じて「IAP」と示す)を得る(同図(b))。ここで、IAP(Immersion Alkaline hydrogen Peroxide solution)は、汚染液浸漬法の略であり、全面汚染試料24を作製する手段として利用できる。尚、汚染層22は、同図に示すように、第2の半導体基板18の表面にのみ形成しても、全面に形成してもよい。
【0075】
図8は、図1に示す全面試料強度分布測定工程S18が実行する全面試料強度分布IIAP(θ)の測定動作を示す動作説明図である。以下、同図を使用して、図1に示す全面試料強度分布測定工程S18の構成を説明する。
【0076】
全面試料強度分布測定工程S18は、全面汚染試料24の表面に入射角θを変化させながらX線32を照射して、該全面汚染試料24から得られた蛍光X線30の強度分布(以下、「全面試料強度分布IIAP(θ)」)を測定する。X線32の入射角θは、前述した局部試料強度分布測定工程S14と同様にして変化させる。
【0077】
図9は、図1に示す全面試料強度分布測定工程S18が測定した全面試料強度分布IIAP(θ)の一例を示すグラフである。同図に示すように、全面試料強度分布測定工程S18が測定した全面試料強度分布IIAP(θ)は、低角領域RLの後半に比較的急峻な強度ピークを有し、高角領域RHで減少する。
【0078】
全面試料強度分布IIAP(θ)が同図に示すような分布曲線を有するのは、全面汚染試料24の汚染層22が平坦であることに起因する。即ち、低角領域RLの前半部分では、X線の反射量が多いため、蛍光X線の量が少ないが、X線の入射角θが大きくなるにつれて、X線の反射量が少なくなり、蛍光X線の量が多くなる。そして、X線の入射角θが高角領域RHに入ると、全反射条件をはずれるため、蛍光X線の量が少なくなる。その結果、局部試料強度分布IDROP(θ)が同図に示すような分布曲線となる。
【0079】
図10は、図1に示す規格化工程S19が導出した局部試料特性αDROPおよび全面試料特性αIAPと、図1に示す相対関係算出工程S20が算出した相対関係αの一例を示すグラフである。以下、同図を使用して、図1に示す規格化工程S19と、図1に示す相対関係算出工程S20の構成を説明する。
【0080】
規格化工程S19は、局部試料強度分布IDROP(θ)と全面試料強度分布IIAP(θ)とを高角領域RHで一致させて規格化し、局部試料特性αDROPと全面試料特性αIAPとを求める。ここで、局部試料強度分布IDROP(θ)と全面試料強度分布IIAP(θ)とを高角領域RHで一致させる理由は、以下の通りである。
【0081】
即ち、低角領域RLでは、局部汚染試料16の汚染痕14が第1の半導体基板10の表面で反射したX線を吸収するのに対し、全面汚染試料24の汚染層22は、第2の半導体基板18の表面で反射したX線を吸収しないため、局部試料強度IDROPが全面試料強度IIAPよりも大きくなる。
【0082】
一方、高角領域RHでは、局部汚染試料16の汚染痕14および全面汚染試料24の汚染層22のいずれも第1の半導体基板10および第2の半導体基板18でそれぞれ反射したX線を吸収しないため、局部試料強度IDROPと全面試料強度IIAPとの比が一定になると考えられる。
【0083】
局部試料強度IDROPと全面試料強度IIAPのと比は、汚染痕14の汚染密度と汚染層22の汚染密度の比によって決まるため、汚染痕14の汚染密度と汚染層22の汚染密度との比が1になるように、例えば、局部試料強度IDROPの値と全面試料強度IIAPの値とが高角領域RHで同一となるように、局部試料強度IDROPと全面試料強度IIAPを規格化すれば、局部汚染試料16と全面汚染試料24の相対関係を得ることができる。この規格化によって得られた曲線が同図に示す局部試料特性αDROPと全面試料特性αIAPである。
【0084】
相対関係算出工程S20は、同図に示すように、所定の入射角、即ち、検量線作成工程S12で局部汚染試料16に照射したX線32の入射角における局部試料特性αDROPと全面試料特性αIAPとの比率を算出して相対関係αを求める。
【0085】
図11は、図1に示すウェハ強度検出工程S22が実行するウェハ強度IWAFERの検出動作を示す動作説明図である。以下、同図を使用して、図1に示すウェハ強度検出工程S22の構成を説明する。
【0086】
ウェハ強度検出工程S22は、汚染量を測定したい半導体ウェハ26にX線32を照射して、該半導体ウェハ26から得られた蛍光X線30を半導体検出器28で受光して、該受光した蛍光X線30の強度(以下、「ウェハ強度IWAFER」という)を検出する。ここで、半導体ウェハ26に照射するX線32の入射角は、相対関係αの算出基準とした入射角と同一とする。従って、検量線作成工程S12が照射するX線の入射角と、相対関係算出工程S20が使用するX線の入射角と、ウェハ強度検出工程S22が照射するX線の入射角とは、同一の角度となる。この角度は、例えば、全反射蛍光X線分析で一般に用いられる0.05°とする。
【0087】
図1に示すウェハ汚染量決定工程S24は、上記のようにして得られた検量線と、相対関係αと、ウェハ強度IWAFERを用いて、半導体ウェハ26の汚染量(以下、「ウェハ汚染量AWAFERという」)を決定する。ウェハ汚染量AWAFERの決定は、相対関係αを用いて検量線を補正するかまたはウェハ強度IWAFERを補正することにより行う。
【0088】
相対関係αを用いて検量線を補正する場合には、相対関係算出工程S20は、
(式1)
α:相対関係、αIAP:全面試料特性、αDROP:局部試料特性
上式を実行して、相対関係αを算出する。
【0089】
ウェハ汚染量決定工程S24は、
(式2)
I:補正強度、α:相対関係、IDROP:局部試料強度
上式を実行して、図4に示す検量線の縦軸である局部試料強度IDROPを補正強度Iに変換し、ウェハ強度IWAFERを補正強度Iに当てはめて、ウェハ汚染量AWAFERを決定する。
【0090】
相対関係αを用いてウェハ強度IWAFERを補正する場合には、相対関係算出工程S20は、
(式3)
α:相対関係、αDROP:局部試料特性、αIAP:全面試料特性
上式を実行して、相対関係αを算出する。
【0091】
ウェハ汚染量決定工程S24は、
(式4)
I:補正強度、α:相対関係、IWAFER:ウェハ強度
上式を実行して、ウェハ強度IWAFERを補正強度Iに変換し、該補正強度Iを図4に示す検量線の局部試料強度IDROPに当てはめて、ウェハ汚染量AWAFERを決定する。
【0092】
以上説明した本発明の第1の形態によれば、全面汚染状態での蛍光X線強度と局部汚染状態での蛍光X線強度とが関連づけられるため、局部汚染試料16で作成した信頼性の高い検量線が使用できる。その結果、全反射蛍光X線分析の絶対校正が可能となる。
【0093】
(第2の形態)
本発明の第2の形態は、半導体検出器の感度分布の補正に関する発明である。
【0094】
汚染密度が同一の局部汚染試料16と全面汚染試料24とを全反射蛍光X線分析にかけると、局部汚染試料16から得られた局部試料強度IDROPと、全面汚染試料24がら得られた全面試料強度IIAPは、異なる値となる。
【0095】
これは、全反射蛍光X線装置の半導体検出器が装置ごとに特有の感度分布を有するからである。即ち、半導体検出器の開口径は、直径約2cm程度であるが、この直径2cmの開口内で蛍光X線の検出感度が変化する。例えば、典型的な半導体検出器では、開口中心で最も感度が高く、開口中心から離れるに従って感度が悪くなる。
【0096】
上記のような感度分布により、半導体検出器の開口中心に位置する汚染痕14から検出した局部試料強度IDROPの方が半導体検出器の開口部に一様に分布する汚染層22から検出した全面試料強度IIAPよりも大きくなる。
【0097】
従って、局部汚染試料16から作成した検量線が正確であっても、半導体検出器の感度ムラが大きければ正確な汚染密度を得ることができなくなる。加えて、前述したように、半導体検出の検出感度は、個々の装置によって異なるため、半導体検出器ごとに測定した汚染密度が相違することも起こり得る。
【0098】
そこで、本発明の第2の形態では、半導体検出器の感度分布を求めて、正確な汚染密度の測定を図っている。ここで、さらに留意すべき点は、半導体検出器の感度分布がX線の照射方向に影響されるという点である。
【0099】
本発明者らは、半導体検出器の感度分布を求めるための実験を繰り返し、半導体検出器の感度分布が2次元分布を有することを発見した。従って、半導体ウェハの汚染密度を正確に測定するには、半導体検出器の2次元分布に基づく感度校正が必要である。
【0100】
本発明の第2の形態は、上記観点から構成された発明であり、半導体検出器の感度分布を正確に求めて、全反射蛍光X線分析の絶対校正を実現する技術を提供する。
【0101】
図12は、本発明の第2の形態に係る半導体ウェハの汚染密度測定方法の構成を示す工程図である。以下、同図に基づいて、本発明の第2の形態の構成を説明する。
【0102】
図13は、図12に示すX軸強度分布測定工程S26が実行するX軸強度分布I(X)の測定動作を示す動作説明図である。以下、同図を使用して、図12に示すX軸強度分布測定工程S26の構成を説明する。
【0103】
X軸強度分布測定工程S26は、局部汚染試料16と半導体検出器28とを同図に示すX軸に沿って相対的に移動させながら、X線32を該X軸と平行に照射して、該局部汚染試料16から得られた蛍光X線30を半導体検出器28で受光し、当該受光した蛍光X線30の強度分布(以下、「X軸強度分布I(X)」という)を測定する。
【0104】
図14は、図12に示すX軸強度分布測定工程S26が測定したX軸強度分布I(X)の一例を示すグラフである。同図に示すように、X軸強度分布I(X)は、半導体検出器28の開口中心付近に強度ピークを有する。
【0105】
図15は、図12に示すY軸強度分布測定工程S28が実行するY軸強度分布I(Y)の測定動作を示す動作説明図である。以下、同図を使用して、図12に示すY軸強度分布測定工程S28の構成を説明する。
【0106】
Y軸強度分布測定工程S28は、局部汚染試料16と半導体検出器28とを同図に示すY軸に沿って相対的に移動させながら、X線32を該X軸と平行に照射して、該局部汚染試料16から得られた蛍光X線30を半導体検出器28で受光し、当該受光した蛍光X線30の強度分布(以下、「Y軸強度分布I(Y)」という)を測定する。
【0107】
図16は、図12に示すY軸強度分布測定工程S28が測定したY軸強度分布I(Y)の一例を示すグラフである。同図に示すように、Y軸強度分布I(Y)は、X軸強度分布I(X)と同様に、半導体検出器28の開口中心付近に強度ピークを有するが、X軸強度分布I(X)とは分布曲線の形状が異なる。
【0108】
図17は、図12に示す有効開口面積算出工程S30がX軸強度分布I(X)とY軸強度分布I(Y)を規格化した状態を示すグラフである。以下、同図を使用して、図12に示す有効開口面積算出工程S30の構成を説明する。
【0109】
有効開口面積算出工程S30は、最適化により、X軸強度分布I(X)およびY軸強度分布I(Y)のピークをそれぞれ求めた後、当該求めた各ピーク値を1として、X軸強度分布I(X)およびY軸強度分布I(Y)を規格化し、同図に示すような分布曲線を得る。
【0110】
図18は、図12に示す有効開口面積算出工程S30が作成した3次元プロファイル34の構成を示すグラフである。同図に示すように、有効開口面積算出工程S30は、規格化したX軸強度分布I(X)およびY軸強度分布I(Y)の強度方向をZ軸として、3次元プロファイル34を作成する。この3次元プロファイル34が半導体検出器28の2次元感度分布を示し、該3次元プロファイル34の体積が半導体検出器28の実質的な有効面積(以下、「有効開口面積Wという」)となる。
【0111】
3次元プロファイルの体積は、一般に、2次元積分によって求めることができるが、2次元積分を行うには、メッシュ状の2次元多点測定が必要であるため、演算時間が膨大となる。
【0112】
そこで、3次元プロファイル34の等高線を楕円で近似し、該楕円の面積をZ軸方向に積分する楕円近似処理を実行することが好ましい。
【0113】
図19は、図18に示す3次元プロファイル34の等高線の構成を示す概念図である。同図に示すように、3次元プロファイル34の等高線F(Z)は、長さFX(Z)の横軸および長さFY(Z)の縦軸から成る楕円として表すことができる。
【0114】
従って、楕円近似による体積の算出は、
(式7)
V:3次元プロファイル34の体積、π:円周率、FX(Z):等高線の横軸の長さ、FY(Z):等高線の縦軸の長さ
上式を実行して行うことができる。
【0115】
有効開口面積算出工程S30は、上記のようにして算出した3次元プロファイル34の体積を半導体検出器28の有効開口面積Wとする。
【0116】
図1に示すウェハ汚染密度決定工程S32は、検量線作成工程S12が作成した検量線と、有効開口面積算出工程S30が算出した有効開口面積Wと、ウェハ強度検出工程S22が検出したウェハ強度IWAFERとを用いて、半導体ウェハ26の汚染密度(以下、「ウェハ汚染密度DWAFER」という)を決定する。ウェハ汚染密度DWAFERの決定は、有効開口面積Wを用いて検量線を補正するかまたはウェハ強度IWAFERを補正することにより行う。
【0117】
有効開口面積Wを用いて検量線を補正する場合には、ウェハ汚染密度決定工程S32は、
(式5)
DDROP:液滴汚染密度、ADROP:液滴汚染量、W:有効開口面積
上式を実行して、検量線の液滴汚染量ADROPを該汚染液滴12の汚染密度(以下、「液滴汚染密度DDROP」という)に変換し、ウェハ強度IWAFERを検量線の局部試料強度IDROPに当てはめて、該当する液滴汚染密度DDROPを取得し、該取得した液滴汚染密度DDROPをウェハ汚染密度DWAFERとする。
【0118】
有効開口面積Wを用いてウェハ強度IWAFERを補正する場合には、ウェハ汚染密度決定工程S32は、
(式6)
I:補正強度、IWAFER:ウェハ強度、W:有効開口面積
上式を実行して、ウェハ強度IWAFERを補正強度Iに変換し、該補正強度Iを図4に示す検量線の局部試料強度IDROPに当てはめて、該当する液滴汚染量ADROPを取得し、当該取得した液滴汚染量ADROPをウェハ汚染密度DWAFERとする。
【0119】
その他の構成は、前述した第1の形態と同じである。
【0120】
以上説明した本発明の第2の形態によれば、半導体検出器28の2次元感度分布に基づいて、検量線またはウェハ強度IWAFERが補正されるため、正確なウェハ汚染密度DWAFERを得ることができる。その結果、全反射蛍光X線分析の絶対校正が可能となる。
【0121】
(第3の形態)
本発明の第3の形態は、X線の入射角依存性と半導体検出器の感度分布との双方を考慮して、半導体ウェハの汚染密度を測定する発明である。
【0122】
前述したように、局部汚染試料と全面汚染試料とでは、X線の入射角依存性および半導体検出器の感度分布が異なる。
【0123】
従って、真に正確な汚染密度を求めるには、X線の入射角依存性の差と半導体検出器の感度分布の差の両方を考慮して、検量線を適用することが望ましい。
【0124】
本発明の第3の形態は、上記観点から構成された発明であり、全反射蛍光X線分析の絶対校正を好適に実現する技術を提供する。
【0125】
図20は、本発明の第3の形態に係る汚染濃度測定方法の第1の工程を示す工程図である。同図に示すように、本発明の第3の形態では、第1の形態の構成を利用して、相対関係αを算出する。
【0126】
図21は、本発明の第3の形態に係る汚染濃度測定方法の第2の工程を示す工程図である。同図に示すように、本発明の第3の形態では、第2の形態の構成を利用して、有効開口面積Wを算出する。
【0127】
以下、図20に基づいて、本発明の第3の形態の構成を説明する。
【0128】
ウェハ汚染密度決定工程S32は、検量線作成工程S12が作成した検量線と、相対関係算出工程S20が算出した相対関係αと、ウェハ強度検出工程S22が検出したウェハ強度IWAFERと、有効開口面積算出工程S30が算出した有効開口面積Wとを用いて、ウェハ汚染密度DWAFERを決定する。ウェハ汚染密度DWAFERの決定は、相対関係αと有効開口面積Wとを用いて検量線を補正するかまたはウェハ強度IWAFERを補正することにより行う。
【0129】
相対関係α有効開口面積Wとを用いて検量線を補正する場合には、相対関係算出工程S20は、
(式1)
α:相対関係、αIAP:全面試料特性、αDROP:局部試料特性
上式を実行して、相対関係αを算出する。
【0130】
ウェハ汚染密度決定工程S32は、
(式2)
I:補正強度、α:相対関係、IDROP:局部試料強度
上式を実行して、図4に示す検量線の縦軸である局部試料強度IDROPを補正強度Iに変換するとともに、
(式5)
DDROP:液滴汚染密度、ADROP:液滴汚染量、W:有効開口面積
上式を実行して、検量線の液滴汚染量ADROPを液滴汚染密度DDROPに変換し、ウェハ強度IWAFERを検量線の局部試料強度IDROPに当てはめて、該当する液滴汚染密度DDROPを取得し、該取得した液滴汚染密度DDROPをウェハ汚染密度DWAFERとする。
【0131】
相対関係αおよび有効開口面積Wを用いてウェハ強度IWAFERを補正する場合には、相対関係算出工程S20は、
(式3)
α:相対関係、αDROP:局部試料特性、αIAP:全面試料特性
上式を実行して、相対関係αを算出する。
【0132】
ウェハ汚染密度決定工程S32は、
(式8)
I:補正強度、α:相対関係、IWAFER:ウェハ強度、有効開口面積
上式を実行して、ウェハ強度IWAFERを補正強度Iに変換し、該補正強度Iを図4に示す検量線の局部試料強度IDROPに当てはめて、該当する液滴汚染量ADROPを取得し、当該取得した液滴汚染量ADROPをウェハ汚染密度DWAFERとする。
【0133】
以上説明した本発明の第3の形態によれば、局部汚染試料16と全面汚染試料24のX線入射角依存性の差と、半導体検出器28の感度分布の差とが両方考慮されるため、ウェハ汚染密度DWAFERをより正確に求めることができる。
【実施例】
以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
【0134】
(実施例の要約)
全面汚染試料と局部汚染試料の高角における蛍光X線強度を規格化して相対関係αを求めるとともに(図10参照)、半導体検出器のX軸分布とY軸分布を測定して該半導体検出器の有効開口面積Wを求め(図17参照)、これらの値を使用して検量線または半導体検出器のカウントを適切に補正する。
【0135】
(好適な実施例)
まず、図2に示すような局部汚染試料を以下の手順で作製する。
【0136】
(1)局部汚染試料の基体となる半導体ウェハをキャリアに装填する。
【0137】
(2)前記キャリアをフッ化水素酸を入れたビーカーとともに密閉容器に収容し、1〜3時間程度放置する。これによって、半導体ウェハの表面に存在する自然酸化膜が分解し、該半導体ウェハに疎水面が形成される。
【0138】
(3)原子吸光用の標準液を希釈して100(1〜1000PPb)程度の汚染液を調製し、マイクロピペットを使用して、前記疎水面に10(1〜100)マイクロリットル程度滴下する。
【0139】
(4)汚染液の濃度を変化させて、上記ステップ3を繰り返し、半導体ウェハの疎水面上に複数の汚染液を滴下する。
【0140】
(5)複数の汚染液が滴下された半導体ウェハをクリーンドラフト(クリーンブース)に収容し、自然乾燥させる。これにより、汚染液が乾燥して0.1〜10mm直径の汚染痕が半導体ウェハの表面上に形成される。
【0141】
次に、上記手順で作製した局部汚染試料を用いて、検量線を作成する。検量線の作成は以下の手順で行う。
【0142】
(1)局部汚染試料の表面に形成した各汚染痕に対し、0.05°の入射角でX線を照射して、該各汚染痕から得られた蛍光X線強度を検出する。
【0143】
(2)上記ステップで検出した蛍光X線強度を縦軸に、各汚染痕の汚染量を横軸にプロットし、図4に示すような検量線を作成する。
【0144】
次に、局部汚染試料のX線入射角依存性を測定する。局部汚染試料の入射角依存性の測定は、以下のステップで行う。
【0145】
(1)局部汚染試料に形成された汚染痕の直上に半導体検出器を配置し、アングルスキャンによって、0°〜0.3°の範囲でX線を照射しながら、発生した蛍光X線の強度を検出する。
【0146】
(2)上記ステップで検出した値を用いて、図6に示すようなグラフを作成し、局部試料特性αDROPを求める。
【0147】
次に、図7に示すような全面汚染試料を以下の手順で作製する。
【0148】
(1)X線入射角依存性を測定した局部汚染試料の汚染痕と同一濃度の汚染溶液を調製する。
【0149】
(2)上記ステップで調製した汚染溶液に、全面汚染試料の基体となる半導体ウェハを浸漬する。
【0150】
次に、上記のようにして作製した全面汚染試料のX線入射角依存性を測定する。全面汚染試料の入射角依存性の測定は、以下のステップで行う。
【0151】
(1)全面汚染試料の直上に半導体検出器を配置し、アングルスキャンによって、0°〜0.3°の範囲でX線を照射しながら、発生した蛍光X線の強度を検出する。
【0152】
(2)上記ステップで検出した値を用いて、図9に示すようなグラフを作成し、全面試料特性αIAPを求める。
【0153】
次に、局部汚染試料と全面汚染試料の相対関係αを導出する。相対関係αの導出は、以下の手順で実行する。
【0154】
(1)局部試料特性αDROPと全面試料特性αIAPを任意の比率で規格化し、高角領域で一致させて、図10に示すようなグラフを作成する。
【0155】
(2)上記ステップで作成したグラフの入射角が0.05°における局部試料特性αDROPと全面試料特性αIAPの比率を求めて、これを相対関係αとする。
【0156】
次に、半導体検出器の有効開口面積Wを以下の手順で求める。
【0157】
(1)局部汚染試料に形成された汚染痕の直上に半導体検出器を配置し、該汚染痕に0.05°の入射角でX線を照射して、該各汚染痕から得られた蛍光X線強度を検出する。
【0158】
(2)半導体検出器または局部汚染試料をXの照射方向と平行方向(X軸方向)に移動させながら、上記ステップを繰り返して、図14に示すようなグラフを作成する。このときの移動範囲は、半導体検出器の開口径(例えば、2cm)を含む範囲とする。
【0159】
(3)半導体検出器または局部汚染試料をXの照射方向と直行方向(Y軸方向)に移動させながら、上記ステップ1を繰り返して、図16に示すようなグラフを作成する。このときの移動範囲も、半導体検出器の開口径(例えば、2cm)を含む範囲とする。
【0160】
(4)ステップ2で作成したグラフと、ステップ3で作成したグラフのピークを1として規格化し、図17に示すようなグラフを作成する。
【0161】
(5)上記ステップ4で作成した規格化後のグラフを3次元に展開し、図18に示すような3次元プロファイルを作成する。
【0162】
(6)上記ステップ1で作成した3次元プロファイルの体積を楕円近似(式7)で算出し、その結果を半導体検出器の有効開口面積Wとする。
【0163】
次に、被検査対象となる半導体ウェハの汚染密度を以下の手順で決定する。
【0164】
(1)上述した手順を実行することによって得られた相対関係αを用いて、検量線の縦軸を補正する。
【0165】
(2)上述した手順を実行することによって得られた有効開口面積Wを用いて、検量線の横軸を補正する。
【0166】
(3)被検査対象となる半導体ウェハに0.05°の入射角でX線を照射して、該半導体ウェハから得られた蛍光X線強度を検出する。
【0167】
(4)上記ステップ3で検出した蛍光X線強度を上記ステップ2およびステップ3で補正した検量線に当てはめて、該半導体ウェハの汚染密度を決定する。
【0168】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ウェハ汚染量の簡易かつ正確な測定に有効な半導体ウェハの汚染量測定方法および汚染密度測定方法並びに局部汚染試料の作製方法を提供することができる。
【0169】
また、本発明の第1の形態によれば、全面汚染状態での蛍光X線強度と局部汚染状態での蛍光X線強度とが関連づけられるため、局部汚染試料16で作成した信頼性の高い検量線が使用できる。その結果、全反射蛍光X線分析の絶対校正が可能となる。
【0170】
また、本発明の第2の形態によれば、半導体検出器28の2次元感度分布に基づいて、検量線またはウェハ強度IWAFERが補正されるため、正確なウェハ汚染密度DWAFERを得ることができる。その結果、全反射蛍光X線分析の絶対校正が可能となる。
【0171】
また、本発明の第3の形態によれば、局部汚染試料16と全面汚染試料24のX線入射角依存性の差と、半導体検出器28の感度分布の差とが両方考慮されるため、ウェハ汚染密度DWAFERをより正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の形態に係る半導体ウェハの汚染量測定方法の構成を示す工程図である。
【図2】図1に示す局部汚染試料作製工程S10が実行する局部汚染試料16の作製動作を示す動作説明図である。
【図3】図1に示す検量線作成工程S12が実行する蛍光X線強度の検出動作を示す動作説明図である。
【図4】図1に示す検量線作成工程S12が作成した検量線の一例を示すグラフである。
【図5】図1に示す局部試料強度分布測定工程S14が実行する局部試料強度分布IDROP(θ)の測定動作を示す動作説明図である。
【図6】図1に示す局部試料強度分布測定工程S14が測定した局部試料強度分布IDROP(θ)の一例を示すグラフである。
【図7】図1に示す全面汚染試料作製工程S16が実行する全面汚染試料24の作製動作を示す動作説明図である。
【図8】図1に示す全面試料強度分布測定工程S18が実行する全面試料強度分布IIAP(θ)の測定動作を示す動作説明図である。
【図9】図1に示す全面試料強度分布測定工程S18が測定した全面試料強度分布IIAP(θ)の一例を示すグラフである。
【図10】図1に示す規格化工程S19が導出した局部試料特性αDROPおよび全面試料特性αIAPと、図1に示す相対関係算出工程S20が算出した相対関係αの一例を示すグラフである。
【図11】図1に示すウェハ強度検出工程S22が実行するウェハ強度IWAFERの検出動作を示す動作説明図である。
【図12】本発明の第2の形態に係る半導体ウェハの汚染密度測定方法の構成を示す工程図である。
【図13】図12に示すX軸強度分布測定工程S26が実行するX軸強度分布I(X)の測定動作を示す動作説明図である。
【図14】図12に示すX軸強度分布測定工程S26が測定したX軸強度分布I(X)の一例を示すグラフである。
【図15】図12に示すY軸強度分布測定工程S28が実行するY軸強度分布I(Y)の測定動作を示す動作説明図である。
【図16】図12に示すY軸強度分布測定工程S28が測定したY軸強度分布I(Y)の一例を示すグラフである。
【図17】図12に示す有効開口面積算出工程S30がX軸強度分布I(X)とY軸強度分布I(Y)を規格化した状態を示すグラフである。
【図18】図12に示す有効開口面積算出工程S30が作成した3次元プロファイル34の構成を示すグラフである。
【図19】図18に示す3次元プロファイル34の等高線の構成を示す概念図である。
【図20】本発明の第3の形態に係る汚染濃度測定方法の第1の工程を示す工程図である。
【図21】本発明の第3の形態に係る汚染濃度測定方法の第2の工程を示す工程図である。
【符号の説明】
10…第1の半導体基板、12…汚染液滴、14…汚染痕、16…局部汚染試料、18…第2の半導体基板、20…汚染溶液、22…汚染層、24…全面汚染試料、26…半導体ウェハ、28…半導体検出器、30…蛍光X線、32…X線、34…3次元プロファイル、S10…局部汚染試料作製工程、S12…検量線作成工程、S14…局部試料強度分布測定工程、S16…全面汚染試料作製工程、S18…全面試料強度分布測定工程、S19…規格化工程、S20…相対関係算出工程、S22…ウェハ強度検出工程、S24…ウェハ汚染量決定工程、S26…X軸強度分布測定工程、S28…Y軸強度分布測定工程、S30…有効開口面積算出工程、S32…ウェハ汚染密度決定工程、ADROP…液滴汚染量、AWAFER…ウェハ汚染量、DDROP…液滴汚染密度、DWAFER…ウェハ汚染密度、I…補正強度、IDROP…局部試料強度、IDROP(θ)…局部試料強度分布、IIAP…全面試料強度、IIAP(θ)…全面試料強度分布、IWAFER…ウェハ強度、I(X)…X軸強度分布、I(Y)…Y軸強度分布、RH…高角領域、RL…低角領域、W…有効開口面積、α…相対関係、αDROP…局部試料特性、αIAP…全面試料特性、θ…入射角[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor wafer contamination amount measuring method, a contamination density measuring method, and a locally contaminated sample preparation method, and more particularly to a semiconductor wafer contamination amount measuring method and contamination density measurement effective for simple and accurate measurement of wafer contamination amount. The present invention relates to a method and a method for producing a locally contaminated sample.
[0002]
[Prior art]
As the degree of integration of semiconductor devices increases, it is required to increase the cleaning degree of silicon wafers. As a method for inspecting the cleaning degree of a silicon wafer, a contamination amount measuring method called a VPD method (Vapor Phase Decomposition) has been conventionally performed. In this VPD method, the contamination amount of a silicon wafer is measured according to a series of procedures shown below.
[0003]
(1) A silicon wafer is housed in a sealed container and exposed to a hydrofluoric acid vapor atmosphere for a certain period of time. By this treatment, the natural oxide film formed on the surface of the silicon wafer is decomposed to form a hydrophobic surface.
[0004]
(2) An acidic droplet is dropped on the hydrophobic surface, and the dropped droplet is scanned on the surface of the silicon wafer. By this treatment, contaminants adhering to the silicon wafer are absorbed by the droplets.
[0005]
(3) The droplets after the scanning are collected, and the collected ion count is detected by ICP-MS (Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry). In the case of the AAS method, the absorbance is detected instead of the ion count.
[0006]
(4) Create a calibration curve using droplets with known contaminant concentrations.
[0007]
(5) Using the calibration curve, the amount of contaminants in the droplet collected in step 4 is obtained from the detected ion count, and the contamination amount of the silicon wafer is specified based on the amount of contaminants.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the VPD method, since the operation is complicated, it is difficult to completely recover the contaminant from the surface of the wafer, and there is a problem that an error occurs in the measured value.
[0009]
Total reflection X-ray Fluorescence (TXRF) established to solve the above problem is a simple measurement method, but since there is no standard sample, only total reflection X-ray fluorescence analysis There was a problem that absolute calibration could not be performed. That is, when measuring the amount of contamination of a wafer by total reflection fluorescent X-ray analysis, correlation with the VPD method is necessary in the end, and the problem that an error occurs in a measured value has not been completely solved.
[0010]
On the other hand, in Japanese Patent Laid-Open No. 4-144151, the difference between local contamination due to droplets and overall contamination due to immersion is regarded as a sensitivity distribution of a semiconductor detector that is a component of a total reflection X-ray analyzer, and the sensitivity distribution is A technique for correcting a detection result by a total reflection X-ray analyzer by using it is disclosed. The technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 4-144151 is considered to be very useful as a means for solving the above problems.
[0011]
However, the sensitivity distribution of the semiconductor detector varies depending on measurement conditions such as the shape of the droplet and the incident direction of X-rays. Therefore, in order to effectively implement the technique, it has been desired to develop the technique in consideration of various measurement conditions.
[0012]
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for measuring the amount of contamination of a semiconductor wafer, a method for measuring the contamination density, and a method for preparing a local contamination sample, which are effective for simple and accurate measurement of the amount of wafer contamination.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to
A semiconductor wafer which detects fluorescent X-rays (30) obtained by irradiating a semiconductor wafer (26) with X-rays (32) using a semiconductor detector (28) and measures the amount of contamination of the semiconductor wafer (26). In the method for measuring the amount of contamination of
A locally contaminated sample preparation step (in which a contaminated droplet (12) containing a contaminant is dropped on the surface of the first semiconductor substrate (10) to produce a locally contaminated sample (16) having a contamination mark (14) on the surface ( S10)
Local sample strength (I) obtained by irradiating the locally contaminated sample (16) prepared in the locally contaminated sample preparing step (S10) with X-rays (32). DROP ) And the local sample strength (I DROP ) And the droplet contamination amount (A) which is the contamination amount of the contaminated droplet (12). DROP A calibration curve creating step (S12) for creating a calibration curve showing a correspondence relationship with
Local sample intensity distribution (I) obtained by irradiating the locally contaminated sample (16) produced in the locally contaminated sample producing step (S10) with X-rays (32) while changing the incident angle (θ). DROP (Θ)) local sample intensity distribution measuring step (S14);
Fully contaminated sample preparation step (S16) of immersing the second semiconductor substrate (18) in the contaminated solution (20) containing the contaminant to prepare a fully contaminated sample (24) having a contaminated layer (22) on the surface. When,
Whole surface sample intensity distribution (I) obtained by irradiating the whole surface contaminated sample (24) prepared in the whole surface contaminated sample preparation step (S16) with X-rays (32) while changing the incident angle (θ). IAP (Θ)) is a whole surface sample strength distribution measuring step (S18),
The local sample strength distribution (I) measured in the local sample strength distribution measuring step (S14). DROP (Θ)) and the whole surface sample strength distribution (I) measured in the whole surface sample strength distribution measuring step (S18). IAP (Θ)) in the high angle region (RH) of the incident angle (θ) and normalization, and local sample characteristics (α DROP ) And overall sample characteristics (α IAP ) And a standardization step (S19) for obtaining
Local sample characteristics (α) obtained in the normalization step (S19) DROP ) And overall sample characteristics (α IAP A relative relationship calculating step (S20) for calculating a relative relationship (α) with
Wafer strength (I) obtained by irradiating the semiconductor wafer (26) with X-rays (32) WAFER ) To detect the wafer strength (S22),
The calibration curve created by the calibration curve creation step (S12), the relative relationship (α) calculated by the relative relationship calculation step (S20), and the wafer strength (I) detected by the wafer strength detection step (S22). WAFER ) And the amount of wafer contamination (A WAFER Wafer contamination amount determination step (S24) for determining
It is characterized by comprising.
[0014]
The invention according to
The wafer contamination amount determination step (S24)
Using the relative relationship (α) calculated in the relative relationship calculation step (S20), the local sample strength (I of the calibration curve created in the calibration curve creation step (S12)) DROP )
Wafer strength (I) detected by the wafer strength detection step (S22) WAFER ) Is applied to the corrected calibration curve, and the wafer contamination amount (A WAFER )
It is characterized by that.
[0015]
The invention according to claim 3 is the invention according to
The relative relationship calculating step (S20)
(Formula 1)
α: Relative relationship, α IAP : Whole surface sample characteristics, α DROP : Local sample characteristics
Execute the above formula to calculate the relative relationship,
The local sample strength (I DROP )
(Formula 2)
I: correction intensity, α: relative relationship, I DROP : Local sample strength
Execute the above formula
It is characterized by that.
[0016]
The invention according to claim 4 is the invention according to
The wafer contamination amount determination step (S24)
The wafer strength (I) detected by the wafer strength detection step (S22) using the relative relationship (α) calculated by the relative relationship calculation step (S20). WAFER )
The corrected intensity (I) obtained by the correction is applied to the calibration curve created in the calibration curve creating step (S12), and the wafer contamination amount (A WAFER )
It is characterized by that.
[0017]
The invention according to claim 5 is the invention according to claim 4,
The relative relationship calculating step (S20)
(Formula 3)
α: Relative relationship, α DROP : Local sample characteristics, α IAP : Whole surface sample characteristics
Execute the above formula to calculate the relative relationship,
The corrected intensity (I) is
(Formula 4)
I: correction intensity, α: relative relationship, I WAFER : Wafer strength
Calculate by executing the above formula
It is characterized by that.
[0018]
The invention according to claim 6 is the invention according to any one of
The locally contaminated sample preparation step (S10)
Preparing two or more of the contaminated droplets (12),
The prepared contaminated droplets (12) are dropped at different positions.
It is characterized by that.
[0019]
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of
The contaminated droplet (12)
Dropping on the hydrophobic surface formed by removing the natural oxide film present on the surface of the first semiconductor substrate (10),
The contamination mark (14)
Contaminated droplets (12) dropped on the hydrophobic surface are formed by drying.
It is characterized by that.
[0020]
The invention according to claim 8 is the invention according to any one of
The locally contaminated sample preparation step (S10)
1 to 100 μl of the contamination droplet (12) containing 1 pg to 100 ng of the contaminant is dropped to form the contamination mark (14) having a diameter of 0.1 to 10 mm.
It is characterized by that.
[0021]
The invention according to claim 9 is the invention according to any one of
The contaminant is
Metal,
The contaminated droplet (12)
Selected from the group of hydrofluoric acid, ultrapure water and hydrofluoric acid + hydrogen peroxide water
It is characterized by that.
[0022]
The invention according to
A semiconductor wafer that detects fluorescent X-rays (30) obtained by irradiating the semiconductor wafer (26) with X-rays (32) using a semiconductor detector (28) and measures the contamination density of the semiconductor wafer (26). In the contamination density measurement method of
A locally contaminated sample preparation step (in which a contaminated droplet (12) containing a contaminant is dropped on the surface of the first semiconductor substrate (10) to produce a locally contaminated sample (16) having a contamination mark (14) on the surface ( S10)
Local sample strength (I) obtained by irradiating the locally contaminated sample (16) prepared in the locally contaminated sample preparing step (S10) with X-rays (32). DROP ) And the local sample strength (I DROP ) And the droplet contamination amount (A) which is the contamination amount of the contaminated droplet (12). DROP A calibration curve creating step (S12) for creating a calibration curve showing a correspondence relationship with
While relatively moving the locally contaminated sample (16) and the semiconductor detector (28) prepared in the locally contaminated sample preparing step (S10) along the X-axis direction, the X-ray (32) is moved to the X-axis. An X-axis intensity distribution measuring step (S26) for measuring an X-axis intensity distribution (I (X)) obtained by irradiation in parallel with
While relatively moving the locally contaminated sample (16) and the semiconductor detector (28) prepared in the locally contaminated sample preparing step (S10) along the Y-axis direction, the X-ray (32) is moved to the X-axis. Y-axis intensity distribution measuring step (S28) for measuring the Y-axis intensity distribution (I (Y)) obtained by irradiation in parallel with
The X-axis intensity distribution (I (X)) measured by the X-axis intensity distribution measuring step (S26) and the Y-axis intensity distribution (I (Y)) measured by the Y-axis intensity distribution measuring step (S28). Using an effective opening area calculating step (S30) for calculating an effective opening area (W) of the semiconductor detector (28);
Wafer strength (I) obtained by irradiating the semiconductor wafer (26) with X-rays (32) WAFER ) To detect the wafer strength (S22),
The calibration curve created in the calibration curve creation step (S12), the effective aperture area (W) calculated in the effective aperture area calculation step (S30), and the wafer strength (I) detected in the wafer strength detection step (S22) WAFER ) And wafer contamination density (D WAFER Wafer contamination density determination step (S32) for determining
It is characterized by comprising.
[0023]
The invention according to claim 11 is the invention according to
The wafer contamination density determination step (S32)
Using the effective opening area (W) calculated by the effective opening area calculating step (S30), the droplet contamination amount (A of the calibration curve created by the calibration curve creating step (S12)) DROP ) Is a droplet contamination density (D) indicating the contamination density of the contamination droplet (12). DROP ),
Wafer strength (I) detected by the wafer strength detection step (S22) WAFER ) Is applied to the converted calibration curve, and the wafer contamination density (D WAFER )
It is characterized by that.
[0024]
The invention according to
The droplet contamination density (D DROP )
(Formula 5)
D DROP : Droplet contamination density, A DROP : Amount of droplet contamination, W: Effective opening area
Calculate by executing the above formula
It is characterized by that.
[0025]
Further, the invention of claim 13 is the invention of
The wafer contamination density determination step (S32)
Using the effective opening area (W) calculated in the effective opening area calculating step (S30), the wafer intensity (I) detected in the wafer intensity detecting step (S22). WAFER )
The correction intensity (I) obtained by the correction is applied to the calibration curve created in the calibration curve creation step (S12), and the wafer contamination density (D WAFER )
It is characterized by that.
[0026]
The invention according to
The corrected intensity (I) is
(Formula 6)
I: correction intensity, I WAFER : Wafer strength, W: Effective opening area
Calculate by executing the above formula
It is characterized by that.
[0027]
The invention according to claim 15 is the invention according to any one of
The effective opening area calculating step (S30)
The peak value of the X-axis intensity distribution (I (X)) measured by the X-axis intensity distribution measuring step (S26) or the Y-axis intensity distribution (I (Y)) measured by the Y-axis intensity distribution measuring step (S28). , The X-axis intensity distribution (I (X)) and the Y-axis intensity distribution (I (Y)) are normalized,
Creating a three-dimensional profile (34) with the intensity directions of the normalized X-axis intensity distribution (I (X)) and Y-axis intensity distribution (I (Y)) as the Z-axis,
Calculating the volume of the generated three-dimensional profile (34);
The calculated volume is defined as the effective opening area (W).
It is characterized by that.
[0028]
The invention described in
The calculation of the volume is
The contour line of the three-dimensional profile (34) is approximated by an ellipse, and the area of the ellipse is integrated in the Z-axis direction.
It is characterized by that.
[0029]
The invention described in claim 17 is the invention described in
The calculation of the volume is
(Formula 7)
V: Volume of the three-dimensional profile (34), π: Circumference ratio, F X (Z): Length of horizontal axis of contour line, F Y (Z): Length of contour line vertical axis
Execute the above formula
It is characterized by that.
[0030]
The invention according to
The locally contaminated sample preparation step (S10)
Preparing two or more of the contaminated droplets (12),
The prepared contaminated droplets (12) are dropped at different positions.
It is characterized by that.
[0031]
The invention according to
The contaminated droplet (12)
Dropping on the hydrophobic surface formed by removing the natural oxide film present on the surface of the first semiconductor substrate (10),
The contamination mark (14)
Contaminated droplets (12) dropped on the hydrophobic surface are formed by drying.
It is characterized by that.
[0032]
The invention according to
The locally contaminated sample preparation step (S10)
1 to 100 μl of the contamination droplet (12) containing 1 pg to 100 ng of the contaminant is dropped to form the contamination mark (14) having a diameter of 0.1 to 10 mm.
It is characterized by that.
[0033]
The invention according to claim 21 is the invention according to any one of
The contaminant is
Metal,
The contaminated droplet (12)
Selected from the group of hydrofluoric acid, ultrapure water and hydrofluoric acid + hydrogen peroxide water
It is characterized by that.
[0034]
The invention as set forth in
A semiconductor wafer that detects fluorescent X-rays (30) obtained by irradiating the semiconductor wafer (26) with X-rays (32) using a semiconductor detector (28) and measures the contamination density of the semiconductor wafer (26). In the contamination density measurement method of
A locally contaminated sample preparation step (in which a contaminated droplet (12) containing a contaminant is dropped on the surface of the first semiconductor substrate (10) to produce a locally contaminated sample (16) having a contamination mark (14) on the surface ( S10)
Local sample strength (I) obtained by irradiating the locally contaminated sample (16) prepared in the locally contaminated sample preparing step (S10) with X-rays (32). DROP ) And the local sample strength (I DROP ) And the droplet contamination amount (A) which is the contamination amount of the contaminated droplet (12). DROP A calibration curve creating step (S12) for creating a calibration curve showing a correspondence relationship with
Local sample intensity distribution (I) obtained by irradiating the locally contaminated sample (16) produced in the locally contaminated sample producing step (S10) with X-rays (32) while changing the incident angle (θ). DROP (Θ)) local sample intensity distribution measuring step (S14);
Fully contaminated sample preparation step (S16) of immersing the second semiconductor substrate (18) in the contaminated solution (20) containing the contaminant to prepare a fully contaminated sample (24) having a contaminated layer (22) on the surface. When,
Whole surface sample intensity distribution (I) obtained by irradiating the whole surface contaminated sample (24) prepared in the whole surface contaminated sample preparation step (S16) with X-rays (32) while changing the incident angle (θ). IAP (Θ)) is a whole surface sample strength distribution measuring step (S18),
The local sample strength distribution (I) measured in the local sample strength distribution measuring step (S14). DROP (Θ)) and the whole surface sample strength distribution (I) measured in the whole surface sample strength distribution measuring step (S18). IAP (Θ)) in the high angle region (RH) of the incident angle (θ) and normalization, and local sample characteristics (α DROP ) And overall sample characteristics (α IAP ) And a standardization step (S19) for obtaining
Local sample characteristics (α) obtained in the normalization step (S19) DROP ) And overall sample characteristics (α IAP A relative relationship calculating step (S20) for calculating a relative relationship (α) with
Wafer strength (I) obtained by irradiating the semiconductor wafer (26) with X-rays (32) WAFER ) To detect the wafer strength (S22),
While relatively moving the locally contaminated sample (16) and the semiconductor detector (28) prepared in the locally contaminated sample preparing step (S10) along the X-axis direction, the X-ray (32) is moved to the X-axis. An X-axis intensity distribution measuring step (S26) for measuring an X-axis intensity distribution (I (X)) obtained by irradiation in parallel with
While relatively moving the locally contaminated sample (16) and the semiconductor detector (28) prepared in the locally contaminated sample preparing step (S10) along the Y-axis direction, the X-ray (32) is moved to the X-axis. Y-axis intensity distribution measuring step (S28) for measuring the Y-axis intensity distribution (I (Y)) obtained by irradiation in parallel with
The X-axis intensity distribution (I (X)) measured by the X-axis intensity distribution measuring step (S26) and the Y-axis intensity distribution (I (Y)) measured by the Y-axis intensity distribution measuring step (S28). Using an effective opening area calculating step (S30) for calculating an effective opening area (W) of the semiconductor detector (28);
The calibration curve created by the calibration curve creation step (S12), the relative relationship (α) calculated by the relative relationship calculation step (S20), and the wafer strength (I) detected by the wafer strength detection step (S22). WAFER ) And the effective opening area (W) calculated in the effective opening area calculating step (S30), the wafer contamination density (D WAFER Wafer contamination density determination step (S32) for determining
It is characterized by comprising.
[0035]
The invention according to claim 23 is the invention according to
The wafer contamination density determination step (S32)
Using the relative relationship (α) calculated in the relative relationship calculation step (S20), the local sample strength (I of the calibration curve created in the calibration curve creation step (S12)) DROP ) And using the effective opening area (W) calculated in the effective opening area calculating step (S30), the droplet contamination amount (A DROP ) Is a droplet contamination density (D) indicating the contamination density of the contamination droplet (12). DROP ),
Wafer strength (I) detected by the wafer strength detection step (S22) WAFER ) Is applied to the converted calibration curve, and the wafer contamination density (D WAFER )
It is characterized by that.
[0036]
The invention described in
The relative relationship calculating step (S20)
(Formula 1)
α: Relative relationship, α IAP : Whole surface sample characteristics, α DROP : Local sample characteristics
Execute the above formula to calculate the relative relationship,
The local sample strength (I DROP )
(Formula 2)
I: correction intensity, α: relative relationship, I DROP : Local sample strength
Run the above formula,
The droplet contamination density (D DROP )
(Formula 5)
D DROP : Droplet contamination density, A DROP : Amount of droplet contamination, W: Effective opening area
Calculate by executing the above formula
It is characterized by that.
[0037]
The invention described in claim 25 is the invention described in
The wafer contamination density determination step (S32)
Using the relative relationship (α) calculated by the relative relationship calculating step (S20) and the effective opening area (W) calculated by the effective opening area calculating step (S30), the wafer strength detecting step (S22) is performed. Detected wafer strength (I WAFER )
The correction intensity (I) obtained by the correction is applied to the calibration curve created in the calibration curve creation step (S12), and the wafer contamination density (D WAFER )
It is characterized by that.
[0038]
The invention described in
The corrected intensity (I) is
(Formula 8)
I: correction intensity, α: relative relationship, I WAFER : Wafer strength, effective opening area
Calculate by executing the above formula
It is characterized by that.
[0039]
The invention according to claim 27 is the invention according to any one of
The locally contaminated sample preparation step (S10)
Preparing two or more of the contaminated droplets (12),
The prepared contaminated droplets (12) are dropped at different positions.
It is characterized by that.
[0040]
The invention according to
The contaminated droplet (12)
Dropping on the hydrophobic surface formed by removing the natural oxide film present on the surface of the first semiconductor substrate (10),
The contamination mark (14)
Contaminated droplets (12) dropped on the hydrophobic surface are formed by drying.
It is characterized by that.
[0041]
The invention according to claim 29 is the invention according to any one of
The locally contaminated sample preparation step (S10)
1 to 100 μl of the contamination droplet (12) containing 1 pg to 100 ng of the contaminant is dropped to form the contamination mark (14) having a diameter of 0.1 to 10 mm.
It is characterized by that.
[0042]
The invention according to
The contaminant is
Metal,
The contaminated droplet (12)
Selected from the group of hydrofluoric acid, ultrapure water and hydrofluoric acid + hydrogen peroxide water
It is characterized by that.
[0047]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0048]
(Summary of Invention)
The first feature of the present invention is that a locally contaminated sample and a whole surface contaminated sample are prepared, respectively, and the local sample characteristic α indicating the incident angle dependence of each sample with respect to X-rays. DROP And overall sample characteristics α IAP And using these relative relationships α, the wafer contamination amount A WAFER Is determined (see FIG. 1).
[0049]
The second feature of the present invention is to measure the X-axis intensity distribution I (X) and the Y-axis intensity distribution I (Y) with respect to the X-ray of the locally contaminated sample to calculate the effective opening area W of the semiconductor detector, Using this, wafer contamination density D WAFER Is to decide. (See FIG. 4).
[0050]
Due to the above feature, since a calibration curve created from a locally contaminated sample can be used directly, absolute calibration of the total reflection fluorescent X-ray apparatus becomes possible.
[0051]
(First form)
The first embodiment of the present invention is an invention for measuring the amount of contamination of a semiconductor wafer by utilizing the relative relationship between a locally contaminated sample and a whole surface contaminated sample.
[0052]
As mentioned above, there was no standard sample suitable for total reflection X-ray fluorescence analysis in the past, so to realize absolute calibration of total reflection X-ray fluorescence analysis, first select an appropriate standard sample. is required.
[0053]
The present inventors selected a locally contaminated sample from which a desired amount of contamination can be easily obtained as a standard sample for total reflection X-ray fluorescence analysis. A calibration curve created using this locally contaminated sample has few measurement errors and is easy to create.
[0054]
Here, the contaminants that cause contamination of the semiconductor wafer are uniformly attached to the surface of the semiconductor wafer, so that the contamination state differs from the locally contaminated sample. Therefore, in order to use the calibration curve for measuring the amount of contamination of the semiconductor wafer, it is necessary to take into account the difference in fluorescent X-ray intensity caused by the contamination state. In general, a difference in fluorescent X-ray intensity due to a contamination state appears as an incident angle dependency of X-rays.
[0055]
Therefore, the present inventors obtained the relative relationship between the incident angle dependency of the locally contaminated sample and the incident angle dependency of the whole surface contaminated sample, and applied the calibration curve using this correlation.
[0056]
The first embodiment of the present invention is an invention configured from the above viewpoint, and provides a technique for realizing absolute calibration of total reflection X-ray fluorescence analysis.
[0057]
FIG. 1 is a process diagram showing a configuration of a semiconductor wafer contamination amount measuring method according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, the configuration of the first embodiment will be described with reference to FIG.
[0058]
FIG. 2 is an operation explanatory diagram showing a production operation of the locally contaminated
[0059]
In the locally contaminated sample preparation step S10, a contaminated
[0060]
Preferably, the natural oxide film existing on the surface of the
[0061]
Moreover, it is preferable that the drying of the contaminated
[0062]
Preferably, the contaminant is metal, and the contaminated
[0063]
As shown in the figure, only one
[0064]
At this time, each droplet is dropped at a position that does not overlap within the detection range of the semiconductor detector. Preferably, the droplets are dropped so that the shapes of the droplets are the same and only the concentrations are different. Thereby, a plurality of fluorescent X-ray intensities can be obtained from one locally contaminated sample, so that a calibration curve can be easily prepared. As an application example, a plurality of droplets containing different substances may be dropped.
[0065]
FIG. 3 is an operation explanatory diagram showing a fluorescent X-ray intensity detection operation executed by the calibration curve creation step S12 shown in FIG. Hereinafter, the configuration of the calibration curve creation step S12 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
[0066]
In the calibration curve creating step S12, the locally contaminated
[0067]
FIG. 4 is a graph showing an example of a calibration curve created by the calibration curve creation step S12 shown in FIG. As shown in the figure, the calibration curve creation step S12 includes the local sample strength I. DROP The vertical axis, droplet contamination amount A DROP Plot the data on a plane with x as the horizontal axis to create a calibration curve. Here, in the calibration curve shown in FIG. DROP The unit of <counts> is droplet contamination amount A DROP The unit of is <atoms>.
[0068]
Since the relationship between the fluorescent X-ray intensity and the amount of pollutants is generally proportional, the proportional coefficient of the proportional relationship may be used as a calibration curve.
[0069]
FIG. 5 shows the local sample intensity distribution I executed by the local sample intensity distribution measuring step S14 shown in FIG. DROP It is operation | movement explanatory drawing which shows the measurement operation | movement of ((theta)). Hereinafter, the configuration of the local sample strength distribution measurement step S14 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
[0070]
In the local sample intensity distribution measuring step S14, the surface of the locally contaminated
[0071]
6 shows the local sample strength distribution I measured in the local sample strength distribution measuring step S14 shown in FIG. DROP It is a graph which shows an example of ((theta)). As shown in the figure, the local sample strength distribution I measured in the local sample strength distribution measuring step S14. DROP (Θ) has a broad intensity peak in the low-angle region RL, and the intensity gradually decreases when entering the high-angle region RH.
[0072]
Local sample strength distribution I DROP The reason why (θ) has a distribution curve as shown in the figure is that the
[0073]
FIG. 7 is an operation explanatory diagram showing an operation for producing the entire
[0074]
In the whole surface contamination sample preparation step S16, the
[0075]
FIG. 8 shows the entire surface sample intensity distribution I executed by the entire surface sample intensity distribution measuring step S18 shown in FIG. IAP It is operation | movement explanatory drawing which shows the measurement operation | movement of ((theta)). Hereinafter, the configuration of the entire surface sample strength distribution measuring step S18 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
[0076]
In the whole surface sample intensity distribution measuring step S18, the surface of the whole surface contaminated
[0077]
9 shows the entire surface sample intensity distribution I measured in the entire surface sample intensity distribution measuring step S18 shown in FIG. IAP It is a graph which shows an example of ((theta)). As shown in the figure, the entire surface sample intensity distribution I measured in the entire surface sample intensity distribution measuring step S18. IAP (Θ) has a relatively steep intensity peak in the latter half of the low angle region RL and decreases in the high angle region RH.
[0078]
Whole surface sample intensity distribution I IAP The reason why (θ) has a distribution curve as shown in the figure is that the
[0079]
FIG. 10 shows local sample characteristics α derived by the normalization step S19 shown in FIG. DROP And overall sample characteristics α IAP And a graph showing an example of the relative relationship α calculated by the relative relationship calculation step S20 shown in FIG. Hereinafter, the configuration of the normalization step S19 shown in FIG. 1 and the relative relationship calculation step S20 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
[0080]
The normalization step S19 is a local sample strength distribution I. DROP (Θ) and whole surface sample strength distribution I IAP (Θ) is made to coincide with the high angle region RH and normalized to obtain local sample characteristics α DROP And overall sample characteristics α IAP And ask. Here, local sample strength distribution I DROP (Θ) and whole surface sample strength distribution I IAP The reason why (θ) matches with the high angle region RH is as follows.
[0081]
That is, in the low-angle region RL, the
[0082]
On the other hand, in the high-angle region RH, neither the
[0083]
Local sample strength I DROP And overall sample strength I IAP Since the ratio is determined by the ratio between the contamination density of the
[0084]
In the relative relationship calculating step S20, as shown in the figure, the local sample characteristic α at a predetermined incident angle, that is, the incident angle of the
[0085]
FIG. 11 shows the wafer strength I executed by the wafer strength detection step S22 shown in FIG. WAFER It is operation | movement explanatory drawing which shows this detection operation | movement. Hereinafter, the configuration of the wafer strength detection step S22 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
[0086]
In the wafer intensity detection step S22, the
[0087]
The wafer contamination amount determination step S24 shown in FIG. 1 includes the calibration curve obtained as described above, the relative relationship α, and the wafer strength I. WAFER The amount of contamination of the semiconductor wafer 26 (hereinafter referred to as “wafer contamination amount A”) WAFER ")". Wafer contamination A WAFER Is determined by correcting the calibration curve using the relative relationship α or by changing the wafer intensity I. WAFER This is done by correcting
[0088]
When correcting the calibration curve using the relative relationship α, the relative relationship calculating step S20 includes:
(Formula 1)
α: Relative relationship, α IAP : Whole surface sample characteristics, α DROP : Local sample characteristics
The above formula is executed to calculate the relative relationship α.
[0089]
The wafer contamination amount determination step S24 includes:
(Formula 2)
I: correction intensity, α: relative relationship, I DROP : Local sample strength
By executing the above equation, the local sample intensity I, which is the vertical axis of the calibration curve shown in FIG. DROP Is converted into corrected intensity I, and wafer intensity I WAFER Is applied to the correction intensity I, and the wafer contamination amount A WAFER To decide.
[0090]
Wafer strength I using relative relationship α WAFER When correcting the relative relationship calculation step S20,
(Formula 3)
α: Relative relationship, α DROP : Local sample characteristics, α IAP : Whole surface sample characteristics
The above formula is executed to calculate the relative relationship α.
[0091]
The wafer contamination amount determination step S24 includes:
(Formula 4)
I: correction intensity, α: relative relationship, I WAFER : Wafer strength
Execute the above formula to obtain wafer strength I WAFER Is converted into a correction intensity I, and the correction intensity I is converted into the local sample intensity I of the calibration curve shown in FIG. DROP Applied to the wafer contamination amount A WAFER To decide.
[0092]
According to the first embodiment of the present invention described above, since the fluorescent X-ray intensity in the entire contamination state and the fluorescent X-ray intensity in the local contamination state are associated with each other, the reliability obtained with the locally contaminated
[0093]
(Second form)
The second aspect of the present invention is an invention relating to correction of the sensitivity distribution of the semiconductor detector.
[0094]
When the
[0095]
This is because the semiconductor detector of the total reflection fluorescent X-ray device has a characteristic sensitivity distribution for each device. In other words, the opening diameter of the semiconductor detector is about 2 cm in diameter, and the detection sensitivity of fluorescent X-rays changes within the opening having a diameter of 2 cm. For example, in a typical semiconductor detector, the sensitivity is highest at the center of the aperture, and the sensitivity decreases as the distance from the center of the aperture increases.
[0096]
Due to the sensitivity distribution as described above, the local sample intensity I detected from the
[0097]
Therefore, even if the calibration curve created from the locally contaminated
[0098]
Therefore, in the second embodiment of the present invention, the sensitivity distribution of the semiconductor detector is obtained to accurately measure the contamination density. Here, it should be further noted that the sensitivity distribution of the semiconductor detector is affected by the X-ray irradiation direction.
[0099]
The present inventors have repeated experiments for obtaining the sensitivity distribution of the semiconductor detector, and have found that the sensitivity distribution of the semiconductor detector has a two-dimensional distribution. Therefore, in order to accurately measure the contamination density of the semiconductor wafer, sensitivity calibration based on the two-dimensional distribution of the semiconductor detector is necessary.
[0100]
The second aspect of the present invention is an invention configured from the above viewpoint, and provides a technique for accurately obtaining a sensitivity distribution of a semiconductor detector and realizing absolute calibration of total reflection X-ray fluorescence analysis.
[0101]
FIG. 12 is a process diagram showing the configuration of the method for measuring the contamination density of a semiconductor wafer according to the second embodiment of the present invention. The configuration of the second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
[0102]
FIG. 13 is an operation explanatory diagram showing the measurement operation of the X-axis intensity distribution I (X) executed in the X-axis intensity distribution measurement step S26 shown in FIG. Hereinafter, the configuration of the X-axis intensity distribution measurement step S26 shown in FIG. 12 will be described with reference to FIG.
[0103]
In the X-axis intensity distribution measuring step S26, the
[0104]
FIG. 14 is a graph showing an example of the X-axis intensity distribution I (X) measured in the X-axis intensity distribution measuring step S26 shown in FIG. As shown in the figure, the X-axis intensity distribution I (X) has an intensity peak near the opening center of the
[0105]
FIG. 15 is an operation explanatory diagram showing a measurement operation of the Y-axis intensity distribution I (Y) executed by the Y-axis intensity distribution measurement step S28 shown in FIG. Hereinafter, the configuration of the Y-axis intensity distribution measurement step S28 shown in FIG. 12 will be described with reference to FIG.
[0106]
The Y-axis intensity distribution measurement step S28 irradiates
[0107]
FIG. 16 is a graph showing an example of the Y-axis intensity distribution I (Y) measured in the Y-axis intensity distribution measuring step S28 shown in FIG. As shown in the figure, the Y-axis intensity distribution I (Y) has an intensity peak in the vicinity of the center of the opening of the
[0108]
FIG. 17 is a graph showing a state in which the effective opening area calculation step S30 shown in FIG. 12 has normalized the X-axis intensity distribution I (X) and the Y-axis intensity distribution I (Y). Hereinafter, the configuration of the effective opening area calculating step S30 shown in FIG. 12 will be described with reference to FIG.
[0109]
In the effective opening area calculation step S30, the peaks of the X-axis intensity distribution I (X) and the Y-axis intensity distribution I (Y) are obtained by optimization, and then each obtained peak value is set to 1, The distribution I (X) and the Y-axis intensity distribution I (Y) are normalized to obtain a distribution curve as shown in FIG.
[0110]
FIG. 18 is a graph showing the configuration of the three-
[0111]
The volume of the three-dimensional profile can be generally obtained by two-dimensional integration. However, to perform two-dimensional integration, mesh-like two-dimensional multipoint measurement is required, so that the calculation time is enormous.
[0112]
Therefore, it is preferable to execute an ellipse approximation process in which the contour lines of the three-
[0113]
FIG. 19 is a conceptual diagram showing a configuration of contour lines of the three-
[0114]
Therefore, the volume calculation by elliptic approximation is
(Formula 7)
V: Volume of the three-
This can be done by executing the above formula.
[0115]
In the effective opening area calculation step S30, the volume of the three-
[0116]
The wafer contamination density determination step S32 shown in FIG. 1 includes the calibration curve created by the calibration curve creation step S12, the effective aperture area W calculated by the effective aperture area calculation step S30, and the wafer intensity I detected by the wafer strength detection step S22. WAFER And the contamination density of the semiconductor wafer 26 (hereinafter referred to as “wafer contamination density D”). WAFER "). Wafer contamination density D WAFER Is determined by correcting the calibration curve using the effective aperture area W or by changing the wafer intensity I. WAFER This is done by correcting
[0117]
When correcting the calibration curve using the effective opening area W, the wafer contamination density determination step S32 includes:
(Formula 5)
D DROP : Droplet contamination density, A DROP : Amount of droplet contamination, W: Effective opening area
Executing the above formula, the amount of droplet contamination A in the calibration curve DROP The contamination density of the contaminated droplet 12 (hereinafter referred to as “droplet contamination density D”). DROP Wafer strength I WAFER Is the local sample strength I of the calibration curve DROP And the corresponding droplet contamination density D DROP And the obtained droplet contamination density D DROP Wafer contamination density D WAFER And
[0118]
Wafer strength I using effective opening area W WAFER When correcting the wafer contamination density determination step S32,
(Formula 6)
I: correction intensity, I WAFER : Wafer strength, W: Effective opening area
Execute the above formula to obtain wafer strength I WAFER Is converted into a correction intensity I, and the correction intensity I is converted into the local sample intensity I of the calibration curve shown in FIG. DROP The corresponding droplet contamination amount A DROP And the obtained droplet contamination amount A DROP Wafer contamination density D WAFER And
[0119]
Other configurations are the same as those of the first embodiment described above.
[0120]
According to the second embodiment of the present invention described above, based on the two-dimensional sensitivity distribution of the
[0121]
(Third form)
The third aspect of the present invention is an invention for measuring the contamination density of a semiconductor wafer in consideration of both the incident angle dependency of X-rays and the sensitivity distribution of the semiconductor detector.
[0122]
As described above, the X-ray incident angle dependency and the sensitivity distribution of the semiconductor detector are different between the locally contaminated sample and the entire surface contaminated sample.
[0123]
Therefore, in order to obtain a truly accurate contamination density, it is desirable to apply a calibration curve in consideration of both the difference in the incident angle dependency of X-rays and the difference in sensitivity distribution of the semiconductor detector.
[0124]
The third aspect of the present invention is an invention configured from the above viewpoint, and provides a technique that suitably realizes absolute calibration of total reflection X-ray fluorescence analysis.
[0125]
FIG. 20 is a process diagram showing a first process of the contamination concentration measuring method according to the third embodiment of the present invention. As shown in the figure, in the third embodiment of the present invention, the relative relationship α is calculated using the configuration of the first embodiment.
[0126]
FIG. 21 is a process diagram showing a second process of the contamination concentration measuring method according to the third embodiment of the present invention. As shown in the figure, in the third embodiment of the present invention, the effective opening area W is calculated using the configuration of the second embodiment.
[0127]
Hereinafter, based on FIG. 20, the structure of the 3rd form of this invention is demonstrated.
[0128]
In the wafer contamination density determination step S32, the calibration curve created by the calibration curve creation step S12, the relative relationship α calculated by the relative relationship calculation step S20, and the wafer strength I detected by the wafer strength detection step S22. WAFER And the effective opening area W calculated in the effective opening area calculation step S30, the wafer contamination density D WAFER To decide. Wafer contamination density D WAFER Is determined by correcting the calibration curve using the relative relationship α and the effective opening area W or by changing the wafer intensity I. WAFER This is done by correcting
[0129]
When the calibration curve is corrected using the relative relationship α effective opening area W, the relative relationship calculation step S20 includes:
(Formula 1)
α: Relative relationship, α IAP : Whole surface sample characteristics, α DROP : Local sample characteristics
The above formula is executed to calculate the relative relationship α.
[0130]
Wafer contamination density determination step S32
(Formula 2)
I: correction intensity, α: relative relationship, I DROP : Local sample strength
By executing the above equation, the local sample intensity I, which is the vertical axis of the calibration curve shown in FIG. DROP Is converted to correction intensity I,
(Formula 5)
D DROP : Droplet contamination density, A DROP : Amount of droplet contamination, W: Effective opening area
Executing the above formula, the amount of droplet contamination A in the calibration curve DROP Droplet contamination density D DROP Wafer strength I WAFER Is the local sample strength I of the calibration curve DROP And the corresponding droplet contamination density D DROP And the obtained droplet contamination density D DROP Wafer contamination density D WAFER And
[0131]
Wafer strength I using relative relationship α and effective aperture area W WAFER When correcting the relative relationship calculation step S20,
(Formula 3)
α: Relative relationship, α DROP : Local sample characteristics, α IAP : Whole surface sample characteristics
The above formula is executed to calculate the relative relationship α.
[0132]
Wafer contamination density determination step S32
(Formula 8)
I: correction intensity, α: relative relationship, I WAFER : Wafer strength, effective opening area
Execute the above formula to obtain wafer strength I WAFER Is converted into a correction intensity I, and the correction intensity I is converted into the local sample intensity I of the calibration curve shown in FIG. DROP The corresponding droplet contamination amount A DROP And the obtained droplet contamination amount A DROP Wafer contamination density D WAFER And
[0133]
According to the third embodiment of the present invention described above, both the difference in X-ray incident angle dependency between the locally contaminated
【Example】
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0134]
(Summary of Examples)
The relative X is obtained by normalizing the fluorescent X-ray intensity at the high angle of the whole surface contamination sample and the local contamination sample (see FIG. 10), and the X-axis distribution and Y-axis distribution of the semiconductor detector are measured to An effective opening area W is obtained (see FIG. 17), and these values are used to appropriately correct the calibration curve or the semiconductor detector count.
[0135]
(Preferred embodiment)
First, a locally contaminated sample as shown in FIG. 2 is prepared by the following procedure.
[0136]
(1) A semiconductor wafer serving as a base for a locally contaminated sample is loaded into a carrier.
[0137]
(2) The carrier is housed in a sealed container together with a beaker containing hydrofluoric acid and left for about 1 to 3 hours. As a result, the natural oxide film present on the surface of the semiconductor wafer is decomposed, and a hydrophobic surface is formed on the semiconductor wafer.
[0138]
(3) A standard solution for atomic absorption is diluted to prepare about 100 (1 to 1000 PPb) contamination solution, and about 10 (1 to 100) microliters is dropped on the hydrophobic surface using a micropipette.
[0139]
(4) Step 3 is repeated while changing the concentration of the contaminated liquid, and a plurality of contaminated liquids are dropped on the hydrophobic surface of the semiconductor wafer.
[0140]
(5) A semiconductor wafer on which a plurality of contaminated liquids are dropped is accommodated in a clean draft (clean booth) and naturally dried. Thereby, the contaminated liquid is dried, and a contamination mark having a diameter of 0.1 to 10 mm is formed on the surface of the semiconductor wafer.
[0141]
Next, a calibration curve is created using the locally contaminated sample produced by the above procedure. The calibration curve is created according to the following procedure.
[0142]
(1) The X-ray intensity obtained from each contamination mark is detected by irradiating each contamination mark formed on the surface of the locally contaminated sample with X-rays at an incident angle of 0.05 °.
[0143]
(2) The fluorescent X-ray intensity detected in the above step is plotted on the vertical axis and the contamination amount of each contamination mark is plotted on the horizontal axis, and a calibration curve as shown in FIG. 4 is created.
[0144]
Next, the X-ray incident angle dependence of the locally contaminated sample is measured. The incident angle dependency of the locally contaminated sample is measured in the following steps.
[0145]
(1) Intensity of fluorescent X-rays generated while placing a semiconductor detector directly above a contamination mark formed on a locally contaminated sample and irradiating X-rays in the range of 0 ° to 0.3 ° by angle scanning. Is detected.
[0146]
(2) Using the values detected in the above steps, create a graph as shown in FIG. DROP Ask for.
[0147]
Next, a whole surface contaminated sample as shown in FIG. 7 is prepared by the following procedure.
[0148]
(1) A contaminated solution having the same concentration as the contaminated trace of the locally contaminated sample whose X-ray incident angle dependency is measured is prepared.
[0149]
(2) Immerse the semiconductor wafer that will be the substrate of the entire contaminated sample in the contaminated solution prepared in the above step.
[0150]
Next, the X-ray incident angle dependence of the whole surface contamination sample produced as described above is measured. The incident angle dependency of the whole surface contamination sample is measured in the following steps.
[0151]
(1) A semiconductor detector is disposed immediately above the entire surface contaminated sample, and the intensity of the generated fluorescent X-ray is detected while irradiating the X-ray in the range of 0 ° to 0.3 ° by angle scanning.
[0152]
(2) Using the values detected in the above steps, create a graph as shown in FIG. IAP Ask for.
[0153]
Next, the relative relationship α between the locally contaminated sample and the entire surface contaminated sample is derived. The derivation of the relative relationship α is executed according to the following procedure.
[0154]
(1) Local sample characteristics α DROP And overall sample characteristics α IAP Is normalized at an arbitrary ratio and matched in the high angle region to create a graph as shown in FIG.
[0155]
(2) Local sample characteristic α when the incident angle of the graph created in the above step is 0.05 ° DROP And overall sample characteristics α IAP The ratio is obtained, and this is set as the relative relationship α.
[0156]
Next, the effective opening area W of the semiconductor detector is obtained by the following procedure.
[0157]
(1) A semiconductor detector is disposed immediately above a contamination mark formed on a locally contaminated sample, and X-rays are irradiated to the contamination mark at an incident angle of 0.05 ° to obtain fluorescence obtained from each contamination mark. X-ray intensity is detected.
[0158]
(2) While moving the semiconductor detector or the locally contaminated sample in the direction parallel to the X irradiation direction (X-axis direction), the above steps are repeated to create a graph as shown in FIG. The moving range at this time is a range including the opening diameter (for example, 2 cm) of the semiconductor detector.
[0159]
(3) While moving the semiconductor detector or the locally contaminated sample in the X irradiation direction and the orthogonal direction (Y-axis direction), the
[0160]
(4) Normalize the graph created in
[0161]
(5) The graph after normalization created in step 4 is developed in a three-dimensional manner to create a three-dimensional profile as shown in FIG.
[0162]
(6) The volume of the three-dimensional profile created in
[0163]
Next, the contamination density of the semiconductor wafer to be inspected is determined by the following procedure.
[0164]
(1) The vertical axis of the calibration curve is corrected using the relative relationship α obtained by executing the above-described procedure.
[0165]
(2) The horizontal axis of the calibration curve is corrected using the effective opening area W obtained by executing the above-described procedure.
[0166]
(3) The semiconductor wafer to be inspected is irradiated with X-rays at an incident angle of 0.05 °, and the fluorescent X-ray intensity obtained from the semiconductor wafer is detected.
[0167]
(4) The fluorescent X-ray intensity detected in step 3 is applied to the calibration curve corrected in
[0168]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor wafer contamination amount measuring method, a contamination density measuring method, and a local contamination sample preparation method that are effective for simple and accurate measurement of the wafer contamination amount.
[0169]
In addition, according to the first aspect of the present invention, since the fluorescent X-ray intensity in the entire contamination state is correlated with the fluorescent X-ray intensity in the local contamination state, a highly reliable calibration created with the local contamination sample 16 A line can be used. As a result, absolute calibration of total reflection fluorescent X-ray analysis becomes possible.
[0170]
Further, according to the second embodiment of the present invention, based on the two-dimensional sensitivity distribution of the
[0171]
In addition, according to the third embodiment of the present invention, both the difference in X-ray incident angle dependency between the locally contaminated
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram showing a configuration of a semiconductor wafer contamination amount measuring method according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is an operation explanatory view showing a production operation of a locally contaminated
FIG. 3 is an operation explanatory diagram showing a fluorescent X-ray intensity detection operation executed by a calibration curve creation step S12 shown in FIG.
FIG. 4 is a graph showing an example of a calibration curve created by the calibration curve creation step S12 shown in FIG.
5 is a local sample intensity distribution I executed by the local sample intensity distribution measuring step S14 shown in FIG. DROP It is operation | movement explanatory drawing which shows the measurement operation | movement of ((theta)).
6 is a local sample strength distribution I measured in the local sample strength distribution measuring step S14 shown in FIG. DROP It is a graph which shows an example of ((theta)).
7 is an operation explanatory view showing a manufacturing operation of the whole
8 is a whole surface sample intensity distribution I executed by the whole surface sample intensity distribution measuring step S18 shown in FIG. IAP It is operation | movement explanatory drawing which shows the measurement operation | movement of ((theta)).
9 is an overall sample intensity distribution I measured in the overall sample intensity distribution measuring step S18 shown in FIG. IAP It is a graph which shows an example of ((theta)).
10 shows local sample characteristics α derived by the normalization step S19 shown in FIG. DROP And overall sample characteristics α IAP And a graph showing an example of the relative relationship α calculated by the relative relationship calculation step S20 shown in FIG.
11 is a wafer strength I executed by the wafer strength detection step S22 shown in FIG. WAFER It is operation | movement explanatory drawing which shows this detection operation | movement.
FIG. 12 is a process diagram showing a configuration of a semiconductor wafer contamination density measuring method according to a second embodiment of the present invention.
13 is an operation explanatory diagram showing a measurement operation of an X-axis intensity distribution I (X) executed in the X-axis intensity distribution measurement step S26 shown in FIG.
14 is a graph showing an example of an X-axis intensity distribution I (X) measured in the X-axis intensity distribution measuring step S26 shown in FIG.
FIG. 15 is an operation explanatory diagram showing a measurement operation of the Y-axis intensity distribution I (Y) executed by the Y-axis intensity distribution measurement step S28 shown in FIG.
16 is a graph showing an example of a Y-axis intensity distribution I (Y) measured in the Y-axis intensity distribution measuring step S28 shown in FIG.
17 is a graph showing a state in which the effective opening area calculating step S30 shown in FIG. 12 has normalized the X-axis intensity distribution I (X) and the Y-axis intensity distribution I (Y).
18 is a graph showing the configuration of a three-
FIG. 19 is a conceptual diagram showing a configuration of contour lines of the three-dimensional profile shown in FIG.
FIG. 20 is a process diagram showing a first process of a contamination concentration measuring method according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a process diagram showing a second process of the contamination concentration measuring method according to the third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (30)
汚染物質を含む汚染液滴(12)を第1の半導体基板(10)の表面に滴下して、表面に汚染痕(14)を有する局部汚染試料(16)を作製する局部汚染試料作製工程(S10)と、
前記局部汚染試料作製工程(S10)が作製した局部汚染試料(16)にX線(32)を照射して得られる局部試料強度(IDROP)を検出し、該局部試料強度(IDROP)と前記汚染液滴(12)の汚染量である液滴汚染量(ADROP)との対応関係を示す検量線を作成する検量線作成工程(S12)と、
前記局部汚染試料作製工程(S10)が作製した局部汚染試料(16)に、入射角(θ)を変化させながらX線(32)を照射して得られる局部試料強度分布(IDROP(θ))を測定する局部試料強度分布測定工程(S14)と、
前記汚染物質を含む汚染溶液(20)中に第2の半導体基板(18)を浸漬し、表面に汚染層(22)を有する全面汚染試料(24)を作製する全面汚染試料作製工程(S16)と、
前記全面汚染試料作製工程(S16)が作製した全面汚染試料(24)に、入射角(θ)を変化させながらX線(32)を照射して得られる全面試料強度分布(IIAP(θ))を測定する全面試料強度分布測定工程(S18)と、
前記局部試料強度分布測定工程(S14)が測定した局部試料強度分布(IDROP(θ))と、前記全面試料強度分布測定工程(S18)が測定した全面試料強度分布(IIAP(θ))とを前記入射角(θ)の高角領域(RH)で一致させて規格化し、局部試料特性(αDROP)と全面試料特性(αIAP)とを求める規格化工程(S19)と、
前記規格化工程(S19)が求めた局部試料特性(αDROP)と全面試料特性(αIAP)との相対関係(α)を算出する相対関係算出工程(S20)と、前記半導体ウェハ(26)にX線(32)を照射して得られるウェハ強度(IWAFER)を検出するウェハ強度検出工程(S22)と、
前記検量線作成工程(S12)が作成した検量線と、前記相対関係算出工程(S20)が算出した相対関係(α)と、前記ウェハ強度検出工程(S22)が検出したウェハ強度(IWAFER)とを用いて、ウェハ汚染量(AWAFER)を決定するウェハ汚染量決定工程(S24)と
を具備することを特徴とする半導体ウェハの汚染量測定方法。A semiconductor wafer which detects fluorescent X-rays (30) obtained by irradiating a semiconductor wafer (26) with X-rays (32) using a semiconductor detector (28) and measures the amount of contamination of the semiconductor wafer (26). In the method for measuring the amount of contamination of
A locally contaminated sample preparation step (in which a contaminated droplet (12) containing a contaminant is dropped on the surface of the first semiconductor substrate (10) to produce a locally contaminated sample (16) having a contamination mark (14) on the surface ( S10)
The local sample strength (I DROP ) obtained by irradiating the local contaminated sample (16) prepared in the local contaminated sample preparation step (S10) with X-rays (32) is detected, and the local sample strength (I DROP ) and A calibration curve creating step (S12) for creating a calibration curve indicating a correspondence relationship with the droplet contamination amount (A DROP ) which is the contamination amount of the contaminated droplet (12);
Local sample intensity distribution (I DROP (θ) obtained by irradiating the locally contaminated sample (16) prepared in the local contaminated sample preparation step (S10) with X-rays (32) while changing the incident angle (θ). ) Local sample strength distribution measuring step (S14) for measuring,
Fully contaminated sample preparation step (S16) of immersing the second semiconductor substrate (18) in the contaminated solution (20) containing the contaminant to prepare a fully contaminated sample (24) having a contaminated layer (22) on the surface. When,
Whole surface sample intensity distribution (I IAP (θ) obtained by irradiating the whole surface contaminated sample (24) prepared in the whole surface contaminated sample preparation step (S16) with X-rays (32) while changing the incident angle (θ). ) To measure the entire surface sample strength distribution (S18),
The local sample strength distribution (I DROP (θ)) measured in the local sample strength distribution measurement step (S14) and the entire surface sample strength distribution (I IAP (θ)) measured in the entire surface sample strength distribution measurement step (S18). In a high angle region (RH) of the incident angle (θ), and normalizing to obtain local sample characteristics (α DROP ) and full surface sample characteristics (α IAP );
A relative relationship calculating step (S20) for calculating a relative relationship (α) between the local sample characteristic (α DROP ) and the entire surface sample characteristic (α IAP ) obtained in the normalization step (S19); and the semiconductor wafer (26) Wafer intensity detection step (S22) for detecting the wafer intensity (I WAFER ) obtained by irradiating X-rays (32) on the wafer;
The calibration curve created in the calibration curve creation step (S12), the relative relationship (α) calculated in the relative relationship calculation step (S20), and the wafer strength (I WAFER ) detected in the wafer strength detection step (S22) And a wafer contamination amount determination step (S24) for determining a wafer contamination amount (A WAFER ).
前記相対関係算出工程(S20)が算出した相対関係(α)を用いて、前記検量線作成工程(S12)が作成した検量線の局部試料強度(IDROP)を補正し、
前記ウェハ強度検出工程(S22)が検出したウェハ強度(IWAFER)を前記補正後の検量線に当てはめて、前記ウェハ汚染量(AWAFER)を決定する
ことを特徴とする請求項1記載の半導体ウェハの汚染量測定方法。The wafer contamination amount determination step (S24)
Using the relative relationship (α) calculated in the relative relationship calculation step (S20), the local sample strength (I DROP ) of the calibration curve created in the calibration curve creation step (S12) is corrected,
2. The semiconductor according to claim 1, wherein the wafer contamination amount (A WAFER ) is determined by applying the wafer intensity (I WAFER ) detected in the wafer intensity detection step ( S <b> 22 ) to the calibration curve after correction. Method for measuring the amount of wafer contamination.
α:相対関係、αIAP:全面試料特性、αDROP:局部試料特性
上式を実行して、前記相対関係を算出し、前記局部試料強度(IDROP)の補正は、(式2)
I:補正強度、α:相対関係、IDROP:局部試料強度
上式を実行して行う
ことを特徴とする請求項2記載の半導体ウェハの汚染量測定方法。The relative relationship calculating step (S20) includes (Equation 1)
α: Relative relationship, α IAP : Whole surface sample characteristic, α DROP : Local sample characteristic The above equation is executed to calculate the relative relationship, and the correction of the local sample strength (I DROP ) is (Equation 2)
The method for measuring a contamination amount of a semiconductor wafer according to claim 2, wherein I: correction intensity, α: relative relationship, I DROP : local sample intensity.
ことを特徴とする請求項1記載の半導体ウェハの汚染量測定方法。In the wafer contamination amount determination step (S24), the wafer strength (I WAFER ) detected in the wafer strength detection step (S22) is corrected using the relative relationship (α) calculated in the relative relationship calculation step (S20). And applying the correction intensity (I) obtained by the correction to the calibration curve created in the calibration curve creating step (S12) to determine the wafer contamination amount (A WAFER ). 2. A method for measuring a contamination amount of a semiconductor wafer according to 1.
α:相対関係、αDROP:局部試料特性、αIAP:全面試料特性
上式を実行して、前記相対関係を算出し、前記補正強度(I)は、(式4)
I:補正強度、α:相対関係、IWAFER:ウェハ強度
上式を実行して算出する
ことを特徴とする請求項4記載の半導体ウェハの汚染量測定方法。The relative relationship calculating step (S20) includes (Equation 3)
α: Relative relationship, α DROP : Local sample characteristic, α IAP : Whole surface sample characteristic The above equation is executed to calculate the relative relationship, and the corrected intensity (I) is expressed by (Equation 4)
5. The method for measuring the amount of contamination of a semiconductor wafer according to claim 4, wherein I: correction intensity, α: relative relationship, I WAFER : wafer intensity.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染量測定方法。The local contamination sample preparation step (S10) is characterized in that two or more kinds of the contaminated droplets (12) are prepared, and the prepared contaminated droplets (12) are respectively dropped at different positions. The method for measuring a contamination amount of a semiconductor wafer according to claim 5.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染量測定方法。The contamination droplet (12) is dropped on a hydrophobic surface formed by removing a natural oxide film present on the surface of the first semiconductor substrate (10), and the contamination mark (14) is formed on the hydrophobic surface. The method for measuring a contamination amount of a semiconductor wafer according to any one of claims 1 to 6, wherein the contamination droplet (12) dropped on the surface is dried.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染量測定方法。In the local contamination sample preparation step (S10), 1 to 100 μl of the contaminated droplet (12) containing 1 pg to 100 ng of the contaminant is dropped to form the contamination mark (14) having a diameter of 0.1 to 10 mm. The method for measuring a contamination amount of a semiconductor wafer according to any one of claims 1 to 7, wherein:
ことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染量測定方法。9. The pollutant is a metal, and the contaminated droplet (12) is selected from the group consisting of hydrofluoric acid, ultrapure water, and hydrofluoric acid + hydrogen peroxide water. A method for measuring a contamination amount of a semiconductor wafer according to any one of the above.
ことを特徴とする半導体ウェハの汚染密度測定方法。A semiconductor wafer that detects fluorescent X-rays (30) obtained by irradiating the semiconductor wafer (26) with X-rays (32) using a semiconductor detector (28) and measures the contamination density of the semiconductor wafer (26). In the contamination density measurement method, a contaminated droplet (12) containing a contaminant is dropped on the surface of the first semiconductor substrate (10) to produce a locally contaminated sample (16) having a contamination mark (14) on the surface. And detecting the local sample strength (I DROP ) obtained by irradiating the locally contaminated sample (16) prepared in the locally contaminated sample preparing step (S10) with X-rays (32). A calibration curve creating step (S12) for creating a calibration curve showing the correspondence between the local sample strength (I DROP ) and the droplet contamination amount (A DROP ) which is the contamination amount of the contaminated droplet (12); , Local contamination sample preparation process ( 10) obtained by irradiating the X-ray (32) parallel to the X-axis while moving the locally contaminated sample (16) and the semiconductor detector (28) relatively along the X-axis. X-axis intensity distribution measuring step (S26) for measuring the X-axis intensity distribution (I (X)), the locally contaminated sample (16) prepared by the locally contaminated sample preparing step (S10), and the semiconductor detector (28). ) Are relatively moved along the Y-axis direction and the Y-axis intensity distribution (I (Y)) obtained by irradiating the X-ray (32) in parallel with the X-axis is measured. A measurement step (S28), an X-axis intensity distribution (I (X)) measured by the X-axis intensity distribution measurement step (S26), and a Y-axis intensity distribution (Y) measured by the Y-axis intensity distribution measurement step (S28) I (Y)) and the effective opening area (W) of the semiconductor detector (28) is calculated. Effective opening area calculation step and (S30), and the wafer intensity detecting step of detecting X-rays to the semiconductor wafer (26) (32) wafers intensity obtained by irradiating (I WAFER) (S22), the calibration curve The calibration curve created in the creation step (S12), the effective aperture area (W) calculated in the effective aperture area calculation step (S30), and the wafer strength (I WAFER ) detected in the wafer strength detection step (S22) And a wafer contamination density determination step (S32) for determining a wafer contamination density (D WAFER ) using the method.
ことを特徴とする請求項10記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。The wafer contamination density determination step (S32) uses the effective opening area (W) calculated by the effective opening area calculation step (S30) to cause droplet contamination of the calibration curve created by the calibration curve creation step (S12). The amount (A DROP ) is converted into a droplet contamination density (D DROP ) indicating the contamination density of the contamination droplet (12), and the wafer intensity (I WAFER ) detected in the wafer intensity detection step (S 22) is converted into the conversion. The method for measuring a contamination density of a semiconductor wafer according to claim 10, wherein the wafer contamination density (D WAFER ) is determined by applying to a later calibration curve.
DDROP:液滴汚染密度、ADROP:液滴汚染量、W:有効開口面積上式を実行して算出することを特徴とする請求項11記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。The droplet contamination density (D DROP ) is (Equation 5)
12. The method of measuring contamination density of a semiconductor wafer according to claim 11, wherein the calculation is performed by executing the following formula: D DROP : Droplet contamination density, A DROP : Droplet contamination amount, W: Effective aperture area
I:補正強度、IWAFER:ウェハ強度、W:有効開口面積上式を実行して算出することを特徴とする請求項13記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。The corrected intensity (I) is expressed by (Equation 6)
14. The method for measuring a contamination density of a semiconductor wafer according to claim 13, wherein I: correction intensity, I WAFER : wafer intensity, W: effective opening area are calculated by executing the above equation.
ことを特徴とする請求項10乃至請求項14のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。The effective opening area calculating step (S30) includes the X-axis intensity distribution (I (X)) measured by the X-axis intensity distribution measuring step (S26) or the Y-axis measured by the Y-axis intensity distribution measuring step (S28). With the peak value of the intensity distribution (I (Y)) as 1, the X-axis intensity distribution (I (X)) and the Y-axis intensity distribution (I (Y)) are normalized, and the normalized X-axis intensity distribution A three-dimensional profile (34) is created with the intensity direction of (I (X)) and Y-axis intensity distribution (I (Y)) as the Z-axis, and the volume of the generated three-dimensional profile (34) is calculated, The volume obtained by calculation is defined as the effective opening area (W). The contamination density measuring method for a semiconductor wafer according to any one of claims 10 to 14, wherein:
ことを特徴とする請求項15記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。16. The contamination density of a semiconductor wafer according to claim 15, wherein the volume is calculated by approximating contour lines of the three-dimensional profile (34) with an ellipse and integrating the area of the ellipse in the Z-axis direction. Measuring method.
V:3次元プロファイル(34)の体積、π:円周率、FX(Z):等高線の横軸の長さ、FY(Z):等高線の縦軸の長さ
上式を実行して行う
ことを特徴とする請求項16記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。The calculation of the volume is (Equation 7)
V: Volume of the three-dimensional profile (34), π: Circumferential ratio, FX (Z): Length of the horizontal axis of the contour line, FY (Z): Length of the vertical axis of the contour line The contamination density measuring method for a semiconductor wafer according to claim 16.
ことを特徴とする請求項10乃至請求項17のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。The said locally contaminated sample preparation process (S10) prepares two or more types of the said contaminated droplets (12), and each of the prepared contaminated droplets (12) is dripped at a different position, respectively. The method for measuring a contamination density of a semiconductor wafer according to claim 17.
ことを特徴とする請求項10乃至請求項18のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。The contamination droplet (12) is dropped on a hydrophobic surface formed by removing a natural oxide film present on the surface of the first semiconductor substrate (10), and the contamination mark (14) is formed on the hydrophobic surface. The method for measuring a contamination density of a semiconductor wafer according to any one of claims 10 to 18, wherein the contamination droplets (12) dropped on the surface are dried.
ことを特徴とする請求項10乃至請求項19のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。In the local contamination sample preparation step (S10), 1 to 100 μl of the contaminated droplet (12) containing 1 pg to 100 ng of the contaminant is dropped to form the contamination mark (14) having a diameter of 0.1 to 10 mm. The method for measuring a contamination density of a semiconductor wafer according to any one of claims 10 to 19, wherein:
ことを特徴とする請求項10乃至請求項20のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。21. The pollutant is a metal, and the contaminated droplet (12) is selected from the group of hydrofluoric acid, ultrapure water and hydrofluoric acid + hydrogen peroxide water. 10. A method for measuring a contamination density of a semiconductor wafer according to any one of the above.
ことを特徴とする半導体ウェハの汚染密度測定方法。A semiconductor wafer that detects fluorescent X-rays (30) obtained by irradiating the semiconductor wafer (26) with X-rays (32) using a semiconductor detector (28) and measures the contamination density of the semiconductor wafer (26). In the contamination density measurement method, a contaminated droplet (12) containing a contaminant is dropped on the surface of the first semiconductor substrate (10) to produce a locally contaminated sample (16) having a contamination mark (14) on the surface. And detecting the local sample strength (I DROP ) obtained by irradiating the locally contaminated sample (16) prepared in the locally contaminated sample preparing step (S10) with X-rays (32). A calibration curve creating step (S12) for creating a calibration curve showing the correspondence between the local sample strength (I DROP ) and the droplet contamination amount (A DROP ) which is the contamination amount of the contaminated droplet (12); , Local contamination sample preparation process ( (16), the local sample intensity distribution obtained by irradiating while changing the incident angle (theta) X-ray (32) (I DROP (theta) 10) was prepared local contamination Sample local sample intensity to measure) In the distribution measuring step (S14), the second semiconductor substrate (18) is immersed in the contaminated solution (20) containing the contaminant, and the entire contaminated sample (24) having the contaminated layer (22) on the surface is prepared. Obtained by irradiating the entire contaminated sample (24) prepared in the entire contaminated sample preparation step (S16) and the entire contaminated sample preparation step (S16) with X-rays (32) while changing the incident angle (θ). A whole surface sample strength distribution measuring step (S18) for measuring a whole surface sample strength distribution (I IAP (θ)), a local sample strength distribution (I DROP (θ)) measured by the local sample strength distribution measuring step (S14), and , Surface intensity measurement of the entire surface Step (S18) to match the entire surface sample intensity distribution was measured (I IAP (θ)) and the high angle region of the incident angle (θ) (RH) was normalized, local sample properties (alpha DROP) and entire sample characteristics (alpha IAP) and the normalized step (S19) for obtaining the calculated relative relationship (alpha) of the local sample properties the normalized step (S19) is determined (alpha DROP) and entire sample properties (alpha IAP) Relative relationship calculation step (S20), wafer strength detection step (S22) for detecting wafer strength (I WAFER ) obtained by irradiating the semiconductor wafer (26) with X-rays (32), and preparation of the locally contaminated sample While moving the locally contaminated sample (16) prepared in the step (S10) and the semiconductor detector (28) relatively along the X-axis direction, X-rays (32) are irradiated in parallel to the X-axis. X-axis intensity distribution ( X-axis intensity distribution measurement step (S26) for measuring I (X)), the local contamination sample (16) prepared in the local contamination sample preparation step (S10), and the semiconductor detector (28) in the Y-axis direction. A Y-axis intensity distribution measuring step (S28) for measuring a Y-axis intensity distribution (I (Y)) obtained by irradiating X-rays (32) in parallel with the X-axis while being moved relatively along The X-axis intensity distribution (I (X)) measured in the X-axis intensity distribution measuring step (S26), and the Y-axis intensity distribution (I (Y)) measured in the Y-axis intensity distribution measuring step (S28). The effective aperture area calculation step (S30) for calculating the effective aperture area (W) of the semiconductor detector (28), the calibration curve created by the calibration curve creation step (S12), and the relative relationship calculation The relative relationship (α) calculated in the step (S20) and the wafer strength detection process And (S22) is detected wafer intensity (I WAFER), the effective opening area calculation step (S30) by using the effective opening area calculated (W) is a wafer contamination density to determine the wafer contamination density (D WAFER) And a determination step (S32). A method for measuring a contamination density of a semiconductor wafer.
ことを特徴とする請求項22記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。The wafer contamination density determination step (S32) uses the relative sample strength (I) of the calibration curve created by the calibration curve creation step (S12) using the relative relationship (α) calculated by the relative relationship calculation step (S20). DROP ) and the effective opening area (W) calculated in the effective opening area calculating step (S30) are used to calculate the droplet contamination amount (A DROP ) of the calibration curve of the contaminated droplet (12). The wafer contamination density (D DROP ) indicating the contamination density is converted, and the wafer intensity (I WAFER ) detected in the wafer intensity detection step (S 22) is applied to the converted calibration curve to obtain the wafer contamination density (D 23. The method for measuring a contamination density of a semiconductor wafer according to claim 22, wherein WAFER ) is determined.
α:相対関係、αIAP:全面試料特性、αDROP:局部試料特性
上式を実行して、前記相対関係を算出し、前記局部試料強度(IDROP)の補正は、(式2)
I:補正強度、α:相対関係、IDROP:局部試料強度
上式を実行して行い、前記液滴汚染密度(DDROP)は、(式5)
DDROP:液滴汚染密度、ADROP:液滴汚染量、W:有効開口面積
上式を実行して算出する
ことを特徴とする請求項23記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。The relative relationship calculating step (S20) includes (Equation 1)
α: Relative relationship, α IAP : Whole surface sample characteristic, α DROP : Local sample characteristic The above equation is executed to calculate the relative relationship, and the correction of the local sample strength (I DROP ) is (Equation 2)
I: Correction intensity, α: Relative relationship, I DROP : Local sample intensity The above equation is executed and the droplet contamination density (D DROP ) is expressed by (Equation 5)
24. The method of measuring contamination density of a semiconductor wafer according to claim 23, wherein D DROP : droplet contamination density, A DROP : droplet contamination amount, W: effective opening area are calculated by executing the above equation.
ことを特徴とする請求項22記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。The wafer contamination density determination step (S32) uses the relative relationship (α) calculated by the relative relationship calculation step (S20) and the effective opening area (W) calculated by the effective opening area calculation step (S30). The wafer intensity (I WAFER ) detected in the wafer intensity detection step (S22) is corrected, and the corrected intensity (I) obtained by the correction is added to the calibration curve created in the calibration curve creation step (S12). 23. The method for measuring a contamination density of a semiconductor wafer according to claim 22, wherein the wafer contamination density ( DWAFER ) is determined by applying.
I:補正強度、α:相対関係、IWAFER:ウェハ強度、有効開口面積
上式を実行して算出することを特徴とする請求項25記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。The corrected intensity (I) is (Equation 8)
26. The method for measuring a contamination density of a semiconductor wafer according to claim 25, wherein I: correction intensity, α: relative relationship, I WAFER : wafer intensity, effective aperture area.
ことを特徴とする請求項22乃至請求項26のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。23. The local contamination sample preparation step (S10) is characterized in that two or more types of the contaminated droplets (12) are prepared, and the prepared contaminated droplets (12) are dropped at different positions. 27. A method for measuring contamination density of a semiconductor wafer according to claim 26.
ことを特徴とする請求項22乃至請求項27のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。The contamination droplet (12) is dropped on a hydrophobic surface formed by removing a natural oxide film present on the surface of the first semiconductor substrate (10), and the contamination mark (14) is formed on the hydrophobic surface. The method for measuring a contamination density of a semiconductor wafer according to any one of claims 22 to 27, wherein the contamination droplets (12) dropped on the surface are dried.
ことを特徴とする請求項22乃至請求項28のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。In the local contamination sample preparation step (S10), 1 to 100 μl of the contaminated droplet (12) containing 1 pg to 100 ng of the contaminant is dropped to form the contamination mark (14) having a diameter of 0.1 to 10 mm. The method for measuring a contamination density of a semiconductor wafer according to any one of claims 22 to 28, wherein:
ことを特徴とする請求項22乃至請求項29のいずれかに記載の半導体ウェハの汚染密度測定方法。30. The pollutant is a metal, and the contaminated droplet (12) is selected from the group of hydrofluoric acid, ultrapure water and hydrofluoric acid + hydrogen peroxide water. 10. A method for measuring a contamination density of a semiconductor wafer according to any one of the above.
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