慎入!專業文 | 晶圓 上的有機汙染分析?!

晶圓 所在的半導體製程環境要求嚴格, 但空氣仍然會有一些有機揮發物散布在空氣中, 或是在清洗用的高純水中的有機物或無機物, 高純度的化學品清洗劑或是塑膠零組件的揮發氣體, 這些不管有機或無機汙染物都會汙染到 晶圓 。

 

晶圓 上的汙染物可以分為有機物或無機物, 無機物一般可以使用ICPMS, 但有機物可以使用的方法及分析較為複雜, 因為環境管控嚴格一但有汙染, 有機物的汙染非常薄, 低濃度..常見使用方法是使用Auger or ESCA(XPS) 優點是很靈敏也測試很薄, 但ESCA動輒數千萬,前處理切片或抽真空的分析時間也很長, 最新使用分析方法是利用LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy)雷射感應破裂光譜, 因為有機物汙染主要是以C汙染為分析對象, 對於最新型LIBS Z200很容易可以分析到。

LIBZ (LIBS Laser Induced Breakdown Spectroscopy )雷射感應破裂光譜,此儀器利用雷射激發樣品使其在表面形成電漿狀態(Plasma)當降至原子態時產生原子放射光譜(Atomic Emission Spectrum)。 理論上LIBS可檢測所有元素,其能力與雷射功率CCD解析度有關, 可以分析從H開始分析。
 
雷射打至樣品時電漿溫度高達100,000°K當電漿熱動態平行溫度會降至5000°K~20,000°K,在電漿產生的早期高溫下,材料會崩解成離子態及原子態,此時電將會放射出連續輻射線,在短暫過程中,電漿會瞬間以超音波加速膨脹並降溫,此時可以觀測到元素特性的原子放射光譜,而連續輻射線與特性分析線僅差距10μs,前端連續光譜沒有意義, 10μs以後的特性放射光譜線就是用來作LIBZ(或稱為LIBS)分析判斷的光譜, Z200 系列是全世界唯一能做晶圓上汙染分析的LIBZ (或稱為LIBS), 不僅可以看到汙染區域也可以定量分析濃度高低。
 

 
 
從全元素掃描功能Element Pro功能可以輕易看到C碳的汙染

從全元素掃描Element Pro沒有看到C汙染

 
從全元素掃描Element Pro看到C汙染, 從Geochem Pro Mode可以看到汙染區域狀況

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