GB/T 24578-2024 半导体晶片表面金属沾污的测定 全反射X射线荧光光谱法

ICS77040

CCSH.21

中华人民共和国国家标准

GB/T24578—2024

代替GB/T24578—2015GB/T34504—2017

,

半导体晶片表面金属沾污的测定

全反射X射线荧光光谱法

Testmethodformeasuringsurfacemetalcontaminationonsemiconductor

wafers—TotalreflectionX-Rayfluorescencespectroscopy

2024-07-24发布2025-02-01实施

国家市场监督管理总局发布

国家标准化管理委员会

GB/T24578—2024

前言

本文件按照标准化工作导则第部分标准化文件的结构和起草规则的规定

GB/T1.1—2020《1:》

起草

。

本文件代替硅片表面金属沾污的全反射光荧光光谱测试方法和

GB/T24578—2015《X》

蓝宝石抛光衬底片表面残留金属元素测量方法与和

GB/T34504—2017《》。GB/T24578—2015

相比除结构调整和编辑性改动外主要技术变化如下

GB/T34504—2017,,:

更改了范围见第章和的第章

a)(1,GB/T24578—2015GB/T34504—20171);

增加了全反射的定义见

b)“”(3.1);

删除了缩略语见的第章的

c)(GB/T24578—20154,GB/T34504—20173.2);

更改了方法原理见第章的第章和的第章

d)(4,GB/T24578—20155GB/T34504—20174);

更改了干扰因素中掠射角校准的影响样品表面粗糙度和波纹带来的影响见

e)、[5.2.3、5.3.2,

的和的增加了掠射角选

GB/T24578—20156.2.1、6.3.2GB/T34504—20176.2b)、6.2g)];

择测试钠镁铝元素时的检出限靶材工作方式的影响靶材腔室真空度的影响主腔室氮气

,、、,,,

纯度的影响校准样片与测试样片角扫描不同的影响见

,(5.11.、5.16.、5.26.、52.7.、52.8.、53..1);

更改了干扰因素中沾污元素的影响沾污不均匀的影响见的

f)、[5.3.4、5.3.5,GB/T34504—2017

6.3e)、6.3f)];

删除了干扰因素中设备主机高架地板振动的影响设备所在环境样品载具操作人员的手套

g)、、、

洁净度不良等情况的影响见的

[GB/T34504—20176.3a)、6.3c)];

更改了试验条件见第章的第章和的第章

h)(6,GB/T24578—20159GB/T34504—20177);

增加了校准中全反射临界角的近似计算公式见

i)(9.2.3);

更改了设备的校准见第章第章第章和的第章

j)(9,GB/T24578—201510、11GB/T34504—20178);

更改了试验步骤见第章的第章和的第章

k)(10,GB/T24578—201512GB/T34504—20179);

更改了精密度见第章的第章和的第章

l)(11,GB/T24578—201513GB/T34504—201711);

删除了测试结果的计算见的第章

m)(GB/T34504—201710)。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别专利的责任

。。

本文件由全国半导体设备和材料标准化技术委员会与全国半导体设备和材料标准

(SAC/TC203)

化技术委员会材料分技术委员会共同提出并归口

(SAC/TC203/SC2)。

本文件起草单位有研半导体硅材料股份公司天通银厦新材料有限公司浙江海纳半导体股份有

:、、

限公司北京通美晶体技术股份有限公司深圳牧野微电子技术有限公司浙江金瑞泓科技股份有限公

、、、

司有色金属技术经济研究院有限责任公司广东天域半导体股份有限公司江苏华兴激光科技有限公

、、、

司江苏芯梦半导体设备有限公司哈尔滨科友半导体产业装备与技术研究院有限公司深圳市深鸿盛

、、、

电子有限公司深圳市晶导电子有限公司湖南德智新材料有限公司

、、。

本文件主要起草人宁永铎孙燕贺东江李素青朱晓彤康森靳慧洁孙韫哲潘金平任殿胜

:、、、、、、、、、、

张海英何凌丁雄杰刘薇沈演凤廖周芳赵丽丽张西刚赖辉朋廖家豪

、、、、、、、、、。

本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为

:

年首次发布为

———2009GB/T24578—2009;

本次为第二次修订并入了蓝宝石抛光衬底片表面残留金属元素测量

———,GB/T34504—2017《

方法

》。

Ⅰ

GB/T24578—2024

半导体晶片表面金属沾污的测定

全反射X射线荧光光谱法

1范围

本文件描述了半导体镜面晶片表面深度为以内金属元素的全反射射线荧光光谱

5nmX(TXRF)

测试方法

。

本文件适用于硅绝缘衬底上的硅锗碳化硅蓝宝石砷化镓磷化铟锑化镓等单晶抛光

、(SOI)、、、、、、

片或外延片表面金属沾污的测定尤其适用于晶片清洗后自然氧化层或经化学方法生长的氧化层中沾

,

污元素面密度的测定测定范围22

,:109atoms/cm~1015atoms/cm。

本文件规定的方法能够检测周期表中原子序数的元素尤其适用于钾钙钛钒

16(S)~92(U),、、、、

铬锰铁钴镍铜锌砷钼钯银锡钽钨铂金汞和铅等金属元素

、、、、、、、、、、、、、、、、。

注测试范围在一定条件下能扩展到原子序数的元素取决于测试设备提供的射线源

:11(Na)~92(U),X。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中注日期的引用文

。,

件仅该日期对应的版本适用于本文件不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于

,;,()

本文件

。

纯氮高纯氮和超纯氮

GB/T8979—2008、

半导体材料术语

GB/T14264

洁净室及相关受控环境第部分按粒子浓度划分空气洁净度等级

GB/T25915.1—20211:

3术语和定义

界定的以及下列术语和定义适用于本文件

GB/T14264。

31

.

全反射totalreflection

光从光密介质射向光疏介质当入射角超过临界角时折射光完全消失仅剩反射光线的现象

,,,。

注对于射线一般固体与空气相比都是光疏介质

:X,。

32

.

掠射角glancingangle

样品表面平面与包含入射到样品表面的射线的虚拟平面之间的夹角

X。

注本方法以小的掠射角入射到晶片表面时射线会在晶片表面发生全反射此时反射的角度等于掠射角

:,X,。

33

.

临界角criticalangle

射线能产生全反射的入射角度当掠射角低于这一角度时被测表面发生对入射射线的全

X。,X

反射

。

注如果入射角足够小射线不穿过样品被反射则折射角和反射角交界处的入射角称为临界角

:,X,。

1

GB/T24578—2024

34

.

角扫描anglescan

作为掠射角函数对发射的荧光信号的测试

,。

4方法原理

41来自射线源的单色射线以一个低于临界角的倾斜角度掠射到晶片的镜面表面时发生射

.XX,,X

线的全反射射线的损耗波穿过晶片表面将其原子能级激发至荧光能级发射对应原子序数的特征

。X,

射线荧光光谱这一能量色散谱被一固态探测器如硅锂探测器接收损耗波在这过程中呈指数

X,[()]。

衰减衰减强度依赖于晶片表面或表面自然氧化层的总电子密度方法原理如图所示

,。1。

注对所有电阻率范围的硅片其指数衰减长度约为

:,5nm。

42用标定校准样品的方法获得一个含量高于112特定元素的面密度荧光峰值下的积分

.10atoms/cm,

计数率与标定的特定元素面密度呈线性关系校准样品在测试区域内至少有一个已知元素的面密

。

度全反射射线荧光光谱仪仪对标准样品进行分析得出对应已知元素面密度的荧光积分

,X(TXRF),

计数率然后在相同条件下测试一个或多个样品用与每个已知标定元素相关的相对灵敏度因子

,,

可确定被测样品中元素的荧光积分计数率如果射线源改变应使用不同的设置

(RSF),。X,RSF。

标引序号说明

:

单色仪

1———;

探测器

2———;

样品台可自如操作的XYZ

3———(,,);

射线源

4———X。

图1TXRF方法原理示意图

5干扰因素

51TXRF方法因素

.

511掠射角的选择宜考虑被测样品表面的主要金属沾污类型即金属沾污主要位于氧化层包括自

..,(

然氧化层中还是位于样品表面的颗粒两种类型的金属沾污选择的掠射角严格来说应有差异如主要

),,

沾污为表面颗粒型选择过低的掠射角会致使测试结果带来较大的误差

,。

512荧光线的偏差会引入测试结果偏差

..RSF。

2

GB/T24578—2024

513如果射线束在被测晶片上发生衍射该衍射光束进入探测器激发在探测器窗口或探测器内

..X,,

的金属产生仪器的峰值对测试结果有影响