晶圓表面的潔凈度對(duì)半導(dǎo)體工藝的影響 如何確保晶圓表面無(wú)污染殘留

晶圓表面的潔凈度會(huì)影響后續(xù)半導(dǎo)體工藝及產(chǎn)品的合格率，甚至在所有產(chǎn)額損失中，高達(dá)50%是源自于晶圓表面污染。

晶圓表面的潔凈度對(duì)于后續(xù)半導(dǎo)體工藝以及產(chǎn)品合格率會(huì)造成一定程度的影響，最常見(jiàn)的主要污染包括金屬、有機(jī)物及顆粒狀粒子的殘留，而污染分析的結(jié)果可用以反應(yīng)某一工藝步驟、特定機(jī)臺(tái)或是整體工藝中所遭遇的污染程度與種類(lèi)。早期曾有文獻(xiàn)指出，在制造過(guò)程中，因未能有效去除晶圓表面的污染而產(chǎn)生的耗損，在所有產(chǎn)額損失中，可能占達(dá) 50% 以上的比例。

常見(jiàn)污染在工藝及產(chǎn)品中可能造成的影響，舉例來(lái)說(shuō)，金屬污染會(huì)造成 p-n 結(jié)構(gòu)中的漏電流，進(jìn)而導(dǎo)致氧化物的擊穿電壓降低，以及載流子生命周期的減少。有機(jī)污染物可能會(huì)導(dǎo)致晶圓表面產(chǎn)生非預(yù)期的疏水性質(zhì)、增加表面的粗糙度、產(chǎn)生霧化 (haze) 表面、和破壞外延層的生長(zhǎng)，且在未先移除污染物的情況下，也會(huì)影響金屬污染的清洗效果。粒子污染則可能導(dǎo)致在蝕刻及微影工藝中，產(chǎn)生阻塞 (blocking) 或遮蔽 (masking) 的效應(yīng);在薄膜成長(zhǎng)或沉積過(guò)程中，產(chǎn)生針孔 (pinholes) 和微孔 (microvoids)，若粒子顆粒較大且具有導(dǎo)電性，甚至?xí)?dǎo)致線(xiàn)路短路。

因此，如何確保晶圓表面無(wú)污染殘留一直是項(xiàng)重要的課題，在 1970 年代導(dǎo)入了以雙氧水為主的 RCA 混合物清洗液之后，已有多種不同的洗液配方被使用，像是傳統(tǒng)依序先以 1：1：5 的氨水：雙氧水：純水比例 (SC-1)，而后使用 1：1：6 的鹽酸：雙氧水：純水比例 (SC-2) 的兩步驟清洗過(guò)程[1]。不同清洗過(guò)程的效力，需要根據(jù)實(shí)際需求與目的，并依不同機(jī)臺(tái)進(jìn)行評(píng)估與檢測(cè)，其主要目的皆是希望藉由不同清洗過(guò)程的導(dǎo)入，可以將晶圓表面的污染進(jìn)行清洗與去除。

金屬污染是三種污染中最常被討論的議題，可能來(lái)自于清潔、刻蝕、光刻、沉積等過(guò)程中所使用的試劑，或是工藝中所使用的機(jī)臺(tái)，如烘箱、反應(yīng)器、離子注入等，亦有可能是對(duì)晶圓處理方式不慎所導(dǎo)致。

過(guò)去許多的分析技術(shù)及儀器都曾被用于金屬污染的測(cè)定，包括俄歇電子能譜儀 (Auger Electron Spectroscopy, AES)、二次離子質(zhì)譜儀 (Secondary Ion Mass Spectrometry, SIMS)、飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜儀 (Time of Flight-Secondary Ion Mass Spectrometry, TOF-SIMS)、拉瑟福德背散射光譜儀 (Rutherford Backscattering Spectrometry, RBS)和石墨爐原子吸收光譜儀 (Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry, GF-AAS) 等，但由于每種機(jī)臺(tái)皆有其限制，例如因感度不足無(wú)法提供精準(zhǔn)定量結(jié)果，只能進(jìn)行極淺層的分析，或者無(wú)法同時(shí)進(jìn)行多元素檢測(cè)，以及整體測(cè)定時(shí)間冗長(zhǎng)等，都會(huì)使上述分析技術(shù)僅能達(dá)到有限的分析能力。

早先對(duì)于晶圓表面金屬的濃度檢測(cè)需求為 1010 atoms/cm2，隨著工藝演進(jìn)，偵測(cè)極限已降至 108 atoms/cm2，可以滿(mǎn)足此分析需求的技術(shù)以全反射式熒光光譜儀 (Total Reflection X-ray Fluorescence, TXRF) 與感應(yīng)耦合電漿質(zhì)譜儀 (ICP-MS) 兩種為主，該如何判斷此兩種檢測(cè)儀器的使用時(shí)機(jī)，發(fā)揮金屬污染分析的最佳表現(xiàn)?

全反射式熒光光譜儀 (TXRF) - 利用 X 射線(xiàn)全反射原理，以極小角度的 X 射線(xiàn)激發(fā)晶圓片表面，獲得表面上的金屬污染物含量的映射圖，是一種高度表面敏感的分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)微量元素的分析檢測(cè)。

TXRF 具有非破壞性及可進(jìn)行定點(diǎn)檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，在過(guò)渡金屬元素如銅、鐵的檢測(cè)中，偵測(cè)極限約在 109–1010 atoms/cm2 的程度，符合一般檢測(cè)及監(jiān)測(cè)需求;唯在低質(zhì)量數(shù)的金屬如鈉、鎂、鋁等，會(huì)有偵測(cè)極限偏高的現(xiàn)象;鋰、鈹、硼元素則無(wú)法檢測(cè)，另曾有文獻(xiàn)指出，TXRF 對(duì)于銅元素的測(cè)定有回收率偏低的狀況。TXRF 可以對(duì)樣品進(jìn)行直測(cè)，或搭配滾珠法及氣相分解技術(shù) (Vapor Phase Decomposition, VPD) 的樣品前處理手法進(jìn)行晶圓表面污染檢測(cè)。

其測(cè)定的原理系使用單色的 X 光射源，以小于全反射角的角度入射至樣品表面，激發(fā)表面僅 3-8nm 原子層厚度的樣品，其所產(chǎn)生的熒光會(huì)被置于垂直樣品表面的偵檢器所測(cè)得，藉由分析其能量波長(zhǎng)來(lái)提供定性的信息，訊號(hào)強(qiáng)度在經(jīng)由檢量線(xiàn)的換算后即可求得定量結(jié)果。

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欲提高儀器偵測(cè)能力達(dá)到 108–109 atoms/cm2 的偵測(cè)極限，可以考慮搭配使用 VPD 或汽相處理技術(shù) (Vapor Phase Treatment, VPT)，對(duì)樣品進(jìn)行濃縮前處理[2-4]，或是采用同步輻射 (Synchrotron Radiation, SR) 光源增強(qiáng)入射光強(qiáng)度，來(lái)提升測(cè)定的偵測(cè)能力[5]。在 VPD 或 VPT 系統(tǒng)串聯(lián)使用中，不論是商業(yè)化機(jī)臺(tái)，或是自行設(shè)計(jì)組裝的系統(tǒng)，主要都是將晶圓置放于高潔凈度的環(huán)境中，藉由氫氟酸蒸氣導(dǎo)入，使其凝結(jié)于親水性氧化硅表層，并以下列公式進(jìn)行氧化硅的分解。

SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O

H2SiF6 → SiF4 + 2HF

于晶圓表面凝結(jié)的液滴，在 VPD 中會(huì)進(jìn)一步以?xún)A斜晶圓角度匯集液滴，或是額外利用掃描溶液 (scanning solution) 幫助收集散布于晶圓表面的液滴;同時(shí)，變成疏水性 (hydrophobic) 特性的硅晶圓表面也有助于液滴的完整收集，收集的液滴經(jīng)過(guò)加熱而干涸在晶圓表面后，即可進(jìn)行檢測(cè)。掃描溶液的成份會(huì)因需求而略有差異，通常除氫氟酸酸液外，會(huì)包含可幫助 Cu 回收率提高的雙氧水[6]。在 VPD 過(guò)程中，除了訊號(hào)可以有效提升之外，氣態(tài)的 SiF4 及具揮發(fā)程度的 H2SiF6，會(huì)在測(cè)定前因?yàn)榧訜峄虮旧淼膿]發(fā)性而逸散，也有助于降低Si基質(zhì)溶解對(duì)測(cè)定過(guò)程造成的干擾 / 抑制效應(yīng)。

VPD 的效能主要受到兩個(gè)因素的影響，分別為酸液對(duì)污染物的溶解效率以及酸液的回收效率，其濃縮倍率可簡(jiǎn)單透過(guò)測(cè)試晶圓表面積相對(duì)于后來(lái)液滴干涸的測(cè)定面積來(lái)評(píng)估。由于將原本分布于整片晶圓上不同位置的表面污染物集中 / 濃縮至某一點(diǎn)做測(cè)定，因此雖然提升了系統(tǒng)感度，卻也失去了原先定點(diǎn)檢測(cè)的空間分辨率 (Spatial Resolution) 優(yōu)勢(shì)，若是濃縮后的樣品若整體金屬濃度太高，也會(huì)使得 Cu 測(cè)定回收率低于 50%。

考慮對(duì)于空間分辨率的需求，若不將分散的液滴以?huà)呙枞芤菏占?，而是直接?duì)晶圓加熱，使凝結(jié)的液滴分別干涸于原處后直接進(jìn)行測(cè)定，雖然其數(shù)據(jù)結(jié)果顯示偵測(cè)能力不如 VPD 系統(tǒng)，僅提高了約 1.5–5.0 倍，卻可以適度地保留空間分辨率的優(yōu)點(diǎn)[3]。而在以 SR 為光源的研究中顯示，使用較高強(qiáng)度的光源可得到較佳的偵測(cè)極限，另外藉由使用低于 Si edge 的輻射，激發(fā)表面的 Al 原子而非襯底的 Si 原子，可以針對(duì)高于 1010 atoms/cm2 的 Al 污染進(jìn)行檢測(cè)[7]。

在臺(tái)灣除了較少有 TXRF 的委測(cè)資源外，上述所提的 SR 也非廣設(shè)的光源設(shè)備，臺(tái)灣的 SR 光源主要位于新竹的同步輻射研究中心 (NSRRC)，因此也限制了以其增加 TXRF 感度的便利性與實(shí)用性。

感應(yīng)耦合電漿質(zhì)譜儀 (ICP-MS) - 藉由高溫等離子破壞樣品基質(zhì)成分，使用質(zhì)譜儀分離離子進(jìn)行量化分析，掃描靈敏且?guī)缀跛械厍蛏系脑亟钥蓚蓽y(cè)，具備強(qiáng)而有力的微量元素分析能力。

相較于較稀少的 TXRF，感應(yīng)耦合等離子質(zhì)譜儀 (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, ICP-MS) 在 1980 年代發(fā)展后，由于可藉由高溫等離子破壞樣品基質(zhì)成分，并由高分辨率與高靈敏度的質(zhì)譜儀進(jìn)行待測(cè)物解析和測(cè)定，目前已被廣泛應(yīng)用于環(huán)境、生物、鑒識(shí)科學(xué)、材料分析等諸多領(lǐng)域當(dāng)中，再與不同設(shè)備串聯(lián) (hyphenation)，可以達(dá)到許多特定的分析檢測(cè)需求目的。ICP-MS 可以測(cè)定的元素種類(lèi)除了鹵素因?yàn)橛坞x效率不佳而不適用外，其它不適用于 TXRF 或是無(wú)法檢測(cè)的低質(zhì)量數(shù)元素，如鈉、鎂、鋁、鋰、鈹、硼等，皆可用 ICP-MS 得到良好的分析結(jié)果。于 8 吋及 12 吋硅晶圓表面檢測(cè)金屬污染時(shí)，對(duì)大部分金屬的偵測(cè)極限普遍落在 108–109 atoms/cm2 的偵測(cè)極限。

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常見(jiàn)包含鐳射剝蝕系統(tǒng) (Laserablation, LA)、電弧系統(tǒng) (Arc)、火花放電系統(tǒng) (Spark)，與這些系統(tǒng)串聯(lián)使固體樣品 (或生物樣品) 的直測(cè)變得可能。若與氣相層析設(shè)備 (Gas Chromatography, GC) 串聯(lián)，則可以進(jìn)行有機(jī)錫或有機(jī)鉛氣態(tài)化合物的分離與測(cè)定。與電熱式原子化器 (Electro Thermal Evaporation, ETV) 串聯(lián)，可藉由升溫程序 (Temperature Program) 以及基質(zhì)修飾劑 (Matrix Modifier)，達(dá)到樣品基質(zhì)的在線(xiàn)去除，進(jìn)行少量樣品的分析檢測(cè)。但在未與上述特殊設(shè)備串連時(shí)，就會(huì)需要先將樣品轉(zhuǎn)變 / 消解成液態(tài)形式后才能進(jìn)行檢測(cè)，如此一來(lái)便屬于破壞性分析，且無(wú)法提供樣品的定點(diǎn)檢測(cè)信息。

在晶圓表面的金屬污染檢測(cè)需求上，ICP-MS 需要先藉由氫氟酸分解晶圓表面原生 (native) 或沉積 (deposited) 的氧化硅膜層或氮化硅膜層，才能對(duì)收集的酸液進(jìn)行分析檢測(cè)，并將結(jié)果換算成 atoms/cm2 的表面濃度單位。表面膜層的分解可以用手動(dòng) (Manual) 滴酸的方式，或是以自動(dòng)化機(jī)器輔助 (VPD) 來(lái)進(jìn)行，其中手動(dòng)的方式亦稱(chēng)為滾珠法、液滴走查法、直接酸液液滴滴覆分解法 (Direct Acid Droplet Decomposition, DADD)、液相分解-液滴收集法 (LPD-DC) 等不同名稱(chēng)。

至于 VPD 系統(tǒng)，則如前段 VPD-TXRF 段落所述，飽和氫氟酸蒸氣導(dǎo)入與親水性的氧化硅層反應(yīng)后，裸露的疏水性晶圓表面會(huì)使額外使用的掃描溶液 (scanning solution) 易于進(jìn)行表面液滴的滾動(dòng)與收集，掃描溶液的成分會(huì)因不同實(shí)驗(yàn)有所差異，但通常會(huì)包含可幫助 Cu 回收率提高的雙氧水。而過(guò)量的氫氟酸蒸氣和另外加入的氧化劑，例如硝酸或雙氧水，可促使氧化硅基質(zhì)形成揮發(fā)性的 SiF4 氣體，減低了大量 Si 基質(zhì)可能在 ICP-MS 測(cè)定中造成的基質(zhì)干擾或是復(fù)合離子干擾，例如 47Ti(28Si19F)、68Zn(40Ar28Si)、及44Ca(28Si16O)。但由于是以氣體的方式進(jìn)行表面氧化層的處理，膜層的厚度會(huì)影響暴露時(shí)間的長(zhǎng)短，通常原生氧化層 (1.5–3.0nm) 會(huì)需要 20-30 分鐘，若是 10nm 以上的氧化層則可能會(huì)需要 3-12 小時(shí)的暴露時(shí)間;而手動(dòng)的前處理方式，可直接以增加氫氟酸用量來(lái)減少整體薄膜刻蝕時(shí)間。

VPD 系統(tǒng)通常具備機(jī)器手臂來(lái)處理樣品，避免人為處理樣品過(guò)程中可能的污染導(dǎo)入，其機(jī)臺(tái)內(nèi)部潔凈度通常為 Class1 環(huán)境，雖然可有效降低測(cè)定的背景值和偵測(cè)極限，但也因此使得機(jī)臺(tái)建置成本偏高。手動(dòng)的滾珠法雖然較容易有額外污染的導(dǎo)入，但因?yàn)楹?jiǎn)單、便宜、快速且彈性較高，較廣被實(shí)驗(yàn)室采用。

目前 ICP-MS 搭配滾珠法或 VPD 已是多年來(lái)被應(yīng)用于晶圓表面金屬污染檢測(cè)的手法，但對(duì)于部分的檢測(cè)需求仍會(huì)面臨尚待解決的問(wèn)題。舉例來(lái)說(shuō)，非硅晶圓如砷化鎵及氮化鎵晶圓，或作為載體的陶瓷、藍(lán)寶石、玻璃及石英等晶圓片，或是硅晶圓但表層非氧化硅 (SiOx) 或氮化硅 (SiNx) 的樣品，抑或是如多晶硅 (Poly-Si)、外延硅、硅化鎢 (SiW) 和鈦 (Ti) 等薄膜成份分析的適用性、貴重金屬 (Pd, Au, Pt 及 Ru 等) 檢測(cè)需求的條件最適化可能、以及具 pattern 晶圓和對(duì)晶圓邊際 (Edge)、側(cè)邊 (bevel) 檢測(cè)需求的不適用性[8]。

硅晶圓樣品的前處理方式多以酸液進(jìn)行表面薄膜刻蝕，高濃度酸液可產(chǎn)生劇烈反應(yīng)，但也有侵蝕底層晶圓的顧慮;若酸液濃度太低，則可能無(wú)法剝蝕足夠深度。不同厚度、不同材質(zhì)特性的晶圓，如何透過(guò)不同的酸液及手法的選擇，達(dá)成金屬成份檢測(cè)的目標(biāo)?

目前進(jìn)行硅晶圓表面金屬污染檢測(cè)的樣品，絕大部分還是以表層為原生 (native) 或長(zhǎng)成 (chemical grown and thermal grown) 的氧化硅薄膜或氮化硅薄膜的硅晶圓為主。此類(lèi)硅晶圓樣品可用前述手動(dòng)方式或 VPD 機(jī)臺(tái)進(jìn)行前處理，雖然較厚的薄膜需要增加用酸量和反應(yīng)時(shí)間，但薄膜蝕刻完畢后呈現(xiàn)的疏水性質(zhì)可有助于判斷是否終止蝕刻;對(duì)于親水性的晶圓表面，便無(wú)法以此疏水現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行薄膜蝕刻終點(diǎn)的判斷。更甚者，部分如砷化鎵或是氮化鎵晶圓在含氫氟酸的酸液系統(tǒng)下，底材也會(huì)被緩慢的溶解 / 溶離，前處理時(shí)間的加長(zhǎng)會(huì)造成對(duì)應(yīng)襯底溶出的增加，雖然高純度晶圓對(duì)金屬污染的增加有限，但溶出的底材成分還是有機(jī)會(huì)在檢測(cè)設(shè)備中以質(zhì)譜干擾或非質(zhì)譜干擾的效應(yīng)影響檢測(cè)數(shù)據(jù)。

若考慮使用稀酸為萃取溶劑，雖然可避開(kāi)襯底溶解的狀況，但也因此可能無(wú)法有效地將污染物由晶圓表面溶解 / 移除。透過(guò)文獻(xiàn)對(duì)于不同酸液在不同 PH 值與氧化還原電位下對(duì) GaN 晶圓表面的清洗效果探討，顯示出低 PH 值和高氧化還原電位的清洗溶劑，有助于減少 GaN 表面的金屬污染[9]。此部分的探討類(lèi)似其他文獻(xiàn)中對(duì)于晶圓表面 Cu 元素清洗效率的探討，未來(lái)在非硅晶圓表面金屬元素的清洗、移除或濃度監(jiān)測(cè)時(shí)，幫助進(jìn)一步了解晶圓材質(zhì)特性及待測(cè)物的氧化還原電位，以及清洗、收集溶液的 PH 值會(huì)有助于目標(biāo)的達(dá)成。此部分的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，包括對(duì)于樣品背景信息的了解，及實(shí)驗(yàn)室是否有合適檢測(cè)設(shè)備可配合，可以預(yù)期將有一定程度的困難度。另外少數(shù)作為載體的陶瓷、玻璃、藍(lán)寶石晶圓等，考慮晶圓的回收使用，無(wú)法以含氫氟酸溶液進(jìn)行樣品處理，僅能以稀釋后的硝酸溶液進(jìn)行表面的污染物收集。

部分以單純氫氟酸無(wú)法溶解的薄膜，如 Poly-Si 薄膜，雖可以考慮以含硝酸與氫氟酸混酸對(duì)薄膜進(jìn)行氧化與分解，但較高濃度的酸液除了反應(yīng)劇烈外，也有進(jìn)一步蝕刻到底層晶圓的顧慮;若酸液濃度太低，則可能無(wú)法剝蝕足夠深度，因此難以用手動(dòng)方式進(jìn)行此類(lèi)薄膜的污染檢測(cè)。在 VPD 機(jī)臺(tái)中有提供 bulk etching option 的功能，可以同時(shí)導(dǎo)入臭氧 (ozone) 和氫氟酸，在蝕刻的同時(shí)一邊進(jìn)行成份測(cè)定，達(dá)到對(duì) Poly-Si 中金屬成分檢測(cè)的需求。文獻(xiàn)中指出，以 Bulk etching option 方式進(jìn)行分析的樣品表面，較容易會(huì)呈現(xiàn)出明顯的粗糙度及親水性，使懸于掃描噴嘴 (scanning nozzle) 前端的掃描溶液容易因此流出[10]。

具 pattern 的硅晶圓由于工藝過(guò)程中光刻膠的使用與殘留，有可能使得使用的酸液被限制于 pattern 內(nèi)，除了會(huì)造成酸液回收率低落或無(wú)法回收的可能外，酸液難以在晶圓表面流暢地滾動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致各別位置的蝕刻時(shí)間與深度有所差異。此類(lèi)晶圓的檢測(cè)目前還沒(méi)有較佳的解決方案，或許可考慮浸泡在酸槽中，但預(yù)期會(huì)有晶背的貢獻(xiàn);或以大量酸液將測(cè)試面整面覆蓋的手法進(jìn)行，但卻會(huì)因此導(dǎo)入很高的稀釋比率，進(jìn)而提高未檢出 (Not detectable, ND) 的機(jī)率。

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wafer 表面 pattern 對(duì)滴覆液滴的影響，液滴受 pattern 限制住其液體的擴(kuò)散和滾動(dòng)的狀況。

上述兩種不同的樣品檢測(cè)需求，均較難以 VPD-ICP-MS 或 LPD-DC-ICP-MS 達(dá)成，或許可評(píng)估以 TXRF 直接進(jìn)行樣品分析，雖然仍會(huì)面臨到偵測(cè)極限偏高的問(wèn)題，但可避開(kāi)酸液成份的選擇與前處理時(shí)間的探討。

在特殊待測(cè)元素的檢測(cè)上，主要考慮的是貴重金屬的檢測(cè)。對(duì)于銥 (Ir)、釕 (Ru)、鈀 (Pd)、金 (Au) 及鉑 (Pt) 等貴重金屬待測(cè)物的前處理，須先使用 HF 酸液使硅晶圓表面成為疏水性，后再導(dǎo)入包含硝酸及鹽酸，類(lèi)似于王水 (Aqua Regia) 配方的酸液為掃描溶液，才能提高待測(cè)物的回收率。但不同貴重金屬元素對(duì)于鹽酸及硝酸的最佳使用濃度不同，其回收率普遍落在 20-80% 間[10-11]，參考文獻(xiàn)中以類(lèi)似的取樣手法，對(duì)于 Au、Pd、Pt 及 Ag 的測(cè)定可得到 74-98% 的回收結(jié)果[12]。

對(duì)于晶圓邊緣 (Edge) 及側(cè)邊 (Bevel) 的測(cè)定需求，主要用來(lái)評(píng)估晶圓在晶舟盒中接觸的區(qū)域所導(dǎo)入的污染程度，若可以準(zhǔn)確的評(píng)估污染的分布區(qū)域，就可以提高晶圓表面可使用的區(qū)域比例，但在沒(méi)有特殊工具配合時(shí)，ICP-MS 是難以對(duì)此兩區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)的[12]。雖然實(shí)驗(yàn)室可以根據(jù)需求，考慮在一 PFA 材質(zhì)對(duì)象表面刻畫(huà)出一個(gè)特定深度的溝槽，限制只有離邊緣一定距離可浸泡至溝槽內(nèi)的酸液，來(lái)進(jìn)行特定位置的取樣，但即便是借助這類(lèi)自行設(shè)計(jì)的工具進(jìn)行前處理，仍然會(huì)因?yàn)槿用娣e較小而限制了可取得的待測(cè)物絕對(duì)量。針對(duì)此兩位置的污染評(píng)估，以 TXRF 進(jìn)行定點(diǎn)檢測(cè)或許反而是較直接、簡(jiǎn)單的儀器選擇[13]。

在半導(dǎo)體工藝中，微量的污染物即有可能導(dǎo)致組件、晶圓或最終電子組件的腐蝕、侵蝕、電子遷移或短路。為了最大限度的減少晶圓表面污染可能造成的缺陷，除了精準(zhǔn)控制工藝步驟及環(huán)境條件，金屬污染檢測(cè)是確保達(dá)到最高合格率不可或缺的分析步驟。

綜合以上所述，晶圓表面的金屬污染檢測(cè)可以協(xié)助評(píng)估晶圓經(jīng)過(guò)某一工藝、特定機(jī)臺(tái)或是其所有工藝歷程的金屬污染貢獻(xiàn)，目前 VPD-TXRF、VPD-ICP-MS 或是 LPD-DC-ICP-MS 在針對(duì) 8 吋及 12 吋晶圓進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，皆有機(jī)會(huì)滿(mǎn)足 108-1010 atoms/cm2 的檢測(cè)需求，部分元素甚至可接近 107 atoms/cm2 或更低的程度。

其中 TXRF 可滿(mǎn)足定點(diǎn)檢測(cè)的需求，而且不需進(jìn)行特別的樣品前處理，除原本低質(zhì)量數(shù)元素不適用之外，偵測(cè)極限也普遍落在 1010 atoms/cm2 的程度。對(duì)樣品的非破壞性，使同一樣品有機(jī)會(huì)進(jìn)行重復(fù)檢測(cè)與驗(yàn)證，因此常被用于產(chǎn)線(xiàn)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備。若進(jìn)一步搭配 VPD 進(jìn)行樣品前處理，雖然會(huì)喪失原有的定點(diǎn)檢測(cè)能力，但偵測(cè)極限可以提升到 108-109 atoms/cm2，滿(mǎn)足現(xiàn)下金屬表面金屬檢測(cè)需求。

機(jī)臺(tái)普遍度較高且偵測(cè)能力較佳的 ICP-MS，可針對(duì) TXRF 難以檢測(cè)的低質(zhì)量數(shù)元素進(jìn)行測(cè)定，但因其無(wú)法如同表面分析技術(shù)般，直接對(duì)晶圓表面污染進(jìn)行檢測(cè)，必須以酸液溶解破壞表層的氧化硅或氮化硅薄膜后，才能進(jìn)行檢測(cè)，因此在后續(xù)面臨其他材質(zhì)的晶圓樣品，或是特殊的薄膜樣品時(shí)，酸液的配方與適用性仍是需要持續(xù)討論的課題。

　　審核編輯：湯梓紅