JPH04206850A - Ｓｉウェハの重金属汚染モニタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、高集積メモリ等の製造に用いられるＳｉウェ
ハ表面の重金属汚染の有無を評価する装置に関する。

〈従来の技術〉 この種のＳｉウェハの重金属汚染モニタ装置としては、
たとえは、非破壊、非接触の測定法である全反射蛍光Ｘ
線分析装置がある。

すなわち、Ｘ線源から出た入射Ｘ線かモノクロメータに
より励起に適した波長に単色化され、その単色光は試料
表面に照射される。その入射Ｘ線の照射により試料表面
から発生した蛍光Ｘ線が蛍光Ｘ線検出器の窓に当たると
ＬｉをドープしたＳｉから電流か発生する。この発生し
た電流か増幅および、Ａ−Ｄ変換され、マルチチャンネ
ルアナライザにおいて蛍光Ｘ線の各波長ごとに強度かカ
ウントされることにより分析が行われる。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところか、上述した従来技術では、入射Ｘ線が全反射を
起こすための入射角度を約０．２度前後というきわめて
低い角度に設定する必要かある。

したがって、ジオメトリの調整が微妙であり、容易では
ない。また、入射Ｘ線の単色化のためのモノクロメータ
か必要であり、また単色化に伴う強度低下を防ぐために
強力なＸ線源たとえは回転対陰極型等の大がかりな装置
が必要となり、また検出器の窓を大きくする等の手間を
要していた。

本発明は、以上の点を鑑みてなされたもので、入射線源
の制御が容易な、かつ簡単な装置構成を有するＳｉウェ
ハの重金属汚染モニタ装置を提供することを目自勺とす
る。

〈課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための構成を、本発明実施例に対
応する図面を参照しつつ説明する。

本発明のＳｉウェハの重金属汚染モニタ装置は、被測定
試料３表面に対しておよそ数０の角度で電子線を照射す
る電子線源１６と、その電子線の照射により被測定試料
３表面から励起された蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出器５
と、検出された蛍光Ｘ線により発生した電流を増幅する
プリアンプ９およびアンプ８と、そのアナログ信号をデ
ィジタル信号に変換するＡ−Ｄ変換器７と、そのディジ
タル信号に基づいて蛍光Ｘ線の各波長ごとに強度をカラ
ンＩ〜するマルチチャンネル・アナライザ６とを備え、
そのマルチチャンネル・アナライザ６の情報をもとにコ
ンピュータ１０において被測定試料３表面に付着してい
る金属の定量分析を行うよう構成されている。

なお、本発明で電子線を照射する電子線源１６はＲｆ（
Ｅ　Ｅ　Ｄ用の電子銃を用いる。

〈作用〉 所定の低角度で電子線の照射を行うのて、電子線は蛍光
Ｘ線の発生に寄与する深さまで侵入し、試料表面層から
の蛍光Ｘ線を検出することができる。

また、電子線のビームコースは電気的に制御できるので
、入射角度を任意に固定できる。

〈実施例〉 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。

図面は本発明実施例の構成図である。

真空チャンバ１内には、被測定試料３が試料台４に載置
されている。その試料台４はステップ・モータコントロ
ーラ１１によりその駆動を制御されたステップ・モータ
１４に装着されている。

また、被測定試料３から励起された蛍光Ｘ線を検出する
蛍光Ｘ線検出器５が試料３の中央部近傍に設けられてい
る。その蛍光Ｘ線検出器５にはたとえば直径５ｍｍの円
形状に１４μｍの厚さのベリリウムの窓５ａが形成され
、その窓５ａを通じて検出か行われている。上述の蛍光
Ｘ線検出器５により検出された蛍光Ｘ線により発生した
電流はプリアンプ９に接続されさらにアンプ８さらにＡ
−り変換器７によりディジタル化した信号に基づいて蛍
光Ｘ線の各波長ごとに強度をカウントするマルチチャン
ネル・アナライザ６が設けられている。

このマルチチャンネル・アナライザ６の情報をもとに定
量分析するコンピュータ１０が備えられ、出力手段１２
により出力されている。

一方、真空チャンバ１の外部には、被測定試料３に照射
する電子線を発生する電子線源１６か設けられ、ＲＨＥ
ＥＤ用の電子銃か用いられている。

また、電子銃１６と対向した位置に電子線計測器１５か
設けられ、入射電子線が試料３に入射しているか否かを
確認するために、その散乱電子線をモニタしている。

以上の構成よりなる重金属汚染モニタ装置の動作を以下
に説明する。

３ｉウ工ハ表面に電子線が入射した場合の侵入距離は、
電子線のエネルギか１ｋｅＶ以上の場合（１）式に示す
深さＤまで直線的に進み、エネルギ損失は深さＤに到る
点で最大となる。

たたし、ｒ　＝０．１８７　Ｘ　Ｚ　”３この後も電子
は内部に拡散するが、蛍光Ｘ線の発生に関与するのは深
さＤまでが大部分である。

したかって、試料はＳｌであるから、（１）式にＡ−２
８、Ｚ＝１４．　ρ−２．３．Ｅ＝２０　（ｋｅＶ）を
代入するとＤ　＝　１．１８（μｍ）なる理論値か得ら
れる。ここで表面に付着している重金属汚染の深さ方向
の分布を、およそ５００人とすると、入射角は３°なる
値が得られる。

したかって、電子線の入射角は数０の範囲とし、好まし
くはおよそ３°に設定する。

以上述べた範囲の入射角に設定された電子線が入射する
と、蛍光Ｘ線か発生する。この蛍光Ｘ線か蛍光Ｘ線検出
器の窓に当たるとＬ　ｉをドープしたＳｌから電流か発
生する。この電流はプリアンプ９およびアンプ８により
増幅され、さらにＡ−Ｄ変換器７により、ｌ−Ｄ変換さ
れたディジタル信号となる。さらに、このディジタル信
号は、マルチチャンネルアナライザ６において蛍光Ｘ線
の各波長ごとに強度かカウントされる。このカウントさ
れた結果に基ついてコンピュータ１０において定量分析
か行われ、出力手段１２によりその分析結果か出力され
る。なお、このコンピュータ１０とステップ・モータコ
ントローラ１１とは、インターフェイス１９であるＲ３
−２３２Ｃを通して接続され、送受信の制御を行ってい
る。

以上述へた範囲の入射角に設定された電子線のビームコ
ースは電気的に制御され、固定される。

一方、ステップ・モータ１４により試料台４を移動させ
ながら測定することにより、試料３の面内分布を求める
ことかできる。

また、電子線の試料表面の拡散は、その入射角が小さく
なるにしたがって表面に垂直な方向の運動量成分は小さ
くなるので、小さくなる。すなわち、一原子層の深さに
電子線が拡散されるよう電子線の入射角を定め、その反
射により被測定試料３から励起された蛍光Ｘ線を定量分
析することにより試料表面の原子配列を反映した感度の
高い測定結果を得ることができる。

なお、変形実施例として、ＥＢ露光装置にみられるよう
に、電子線のコースは固定せず、電子線ビームを走査し
ながら、上記したような試料の移動を行う構成としても
よい。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、電子線をプロー
ブとして用い、試料表面に対し低角度で照射するよう構
成したから、試料表面の原子配列を反映した高精度、高
感度な装置を提供できる。

さらに、電子線を固定する構成とした場合は、その入射
角の変動を抑えることかできるので、精度のよい測定結
果か得られる。一方、試料の移動を行うとともに、ビー
ム走査を行うことを併用すれば、面内分布の測定時間を
短縮することも期待できる。

さらに、従来のようにＸ線を用いた場合、放射線対策が
必要であったのに対し、本発明では、電子線を用いたの
でそれか不要となり、また、モノクロメータ等の装置も
不要となることから、簡便な構成の装置を提供すること
ができる。

また、以上述べたことより、半導体製造のプロセスライ
ンたとえば酸化、エツチング、ＣＶＤ等の各工程での使
用が容易となり、歩留りも向」ニする。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明実施例の構成図である。 １・・・真空チャンバ ３・・・試料 ４・・・試料台 ５・・・蛍光Ｘ線検出器 ６・・・マルチチャネルアナライザ １０・・コンピュータ １４・・ステップ・モータ １５・・・電子線計測器 １６・・・電子銃

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　被測定試料表面に対して所定の低角度で電子線を照射
   する電子線源と、その電子線の照射により試料表面から
   励起された蛍光Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、その検
   出手段により検出された蛍光Ｘ線のエネルギ分析を行う
   ことにより試料表面に付着している金属の定量分析を行
   う手段とを備えてなるＳｉウェハの重金属汚染モニタ装
   置。