[发明专利]一种硅片体内重金属的焙烤方法及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体量测技术,涉及一种硅片体内重金属的焙烤方法，具体涉及一种可以用全反射X射线荧光分析法测量硅片体内重金属的焙烤工艺。

背景技术

目前，对硅片表面污染控制进行分析的仪器可以采用20世纪90年代初由日本Technos公司开发的TREX 610S，该仪器的工作原理是基于全反射X射线荧光光谱（TXRF），采用水冷的钨（W）靶X射线光管产生初级X射线，通过多层膜单色器后形成一束能量范围很窄的单色光，以非常低的角度(<0.1°)在真空中掠射表面高度平滑的硅片，被全反射。样品中元素发出的特征荧光被能量色散型探测器检测。因为探测器与样品的距离非常近，并且在真空状态下，因此荧光产额非常高，极大地降低了背景噪音，提高了灵敏度，使样片检测极限可达到E9atoms/cm²。检测元素范围可从硅（Si14）~铀(U92)。

全反射X射线荧光光谱机理:

1.在光电吸收过程中,原子内某些电子吸收了特定能量后被逐出,在轨道中形成空穴;此时,其外层轨道电子会发生跃迁来填补这些空穴。

2.跃迁电子产生的空穴再由外一层电子通过跃迁填补，直到自由电子进入轨道为止。每一次的跃迁都伴随能量的释放，从而形成受激原子的二次X射线。

3.该X射线可被探测，并以谱的形式记录下来。其中的峰，即谱线原子的特征，表明样品中含有相应的元素。

4.在入射角小于临界角的情况下，入射射线会在样品表面发生全反射的现象,如果不考虑吸收限处的共振现象和量子效应，根据经典的色散理论，射线全反射的临界角由下式给出：

α_crit=1.65/E*(ZρA^-1)^1/2

其中，α_crit是入射光束和反射面的夹角，即全反射临界角，Z、A、ρ分别为反射体材料的原子序数、原子量和密度（g/cm³），E为入射或反射X射线的能量(Kev)。

经过计算硅片的全反射临界角小于0.1。

5．处于临界角入射时，X射线进入反射体的深度x_p可根据下列公式计算：

x_p＝1/2(λ/πμ)^1/2

式中，μ为反射体对入射X射线的吸收系数。

根据计算可知X光测量的深度。

但是，由于硅片表面污染的重金属如Fe、Cu、Ni都是纵深扩散物质，由于测量深度达不到，难以检测，因此本领域尚需开发新的处理方法，使采用全反射X射线荧光分析法能够有效地对硅片表面污染进行分析。

发明内容

本发明的目的就是提供一种新的焙烧方法及检测犯法，将扩散到硅片内部的物质（如重金属Fe、Cu等）再扩散至硅片表面，以便运用全反射X射线荧光分析法测量分析硅片污染的状况。

本发明涉及一种运用全反射X射线荧光分析法测量硅片体内重金属的焙烤工艺。

由于硅片表面污染的重金属如Fe Cu都是纵深扩散物质，由于测量深度达不到，需通过一种焙烤工艺将扩散到硅片内部的物质再扩散至硅片表面。

本发明的硅片体内重金属的焙烤方法，将硅片置于180-300℃烘焙20-60min。

较佳地，将硅片置于190-250℃烘焙。更佳地，将硅片置于190-210℃烘焙。

根据本发明的较佳实施方式，将硅片烘焙20-40min。

本发明运用全反射X射线荧光分析法可以测量硅片体内重金属。

本发明的硅片体内重金属的检测方法，包括以下步骤：

(a)将硅片置于180-300℃烘焙20-60min；

(b)经步骤(a)烘焙后，将硅片冷却至20-25℃；

(c)采用全反射X射线荧光光谱检测硅片体内重金属。

较佳地，所述步骤(a)将硅片置于190-250℃烘焙。更佳地，所述步骤(a)将硅片置于190-210℃烘焙。

根据本发明的较佳实施方式，所述步骤(a)将硅片烘焙20-40min。

根据本发明的较佳实施方式，所述全反射X射线荧光光谱的入射角为0.07~0.09度。更佳地，所述入射角为0.08度。

本发明的方法，将扩散到硅片内部的重金属再扩散至硅片表面，能够采用全反射X射线荧光光谱有效测量并分析硅片污染的状况。