プロセス立上げ支援のための化学分析Chemical Analysis for Process Start-up Support

半導体プロセスにおいて各工程ごとの汚染量を把握し、コントロールすることは重要です。
実際のプロセス/ウェーハでの金属元素の熱拡散挙動の評価、材料や部品から発生するガスの評価、ウェーハ表面の有機物残渣・汚染量調査など、プロセス立上げ時に必要な分析評価についてご提供します。

プロセス立上げ時に必要な分析評価

プロセス立上げ時に必要な分析評価

金属元素の熱拡散評価

既存技術(ウェーハ金属汚染分析、ウェーハ強制汚染)と新たに導入したクリーンオーブンとの組み合わせにより、金属元素の熱拡散評価が可能です。
実際のプロセス/ウェーハでの金属元素の熱拡散挙動を推定することができます。

分析評価フロー

分析評価フロー

熱拡散量評価手法として、ICP-MS以外にSIMSによる深さ方向分布分析も可能です。

薄膜組成の化学分析

対応可能な膜種(膜厚:数nm~)

窒化膜 TiN,TaN,SiN,AlN,NbN,WN,GaNなど
酸化膜 SrRuO,HfSiO,SrTiO,BaTiO,BPSG,BSG,
PZT,SBTなど
金属膜
酸化膜
CoPt,AlSi,MoSi,WSi,IrMn,GeSbTe,
MnGe,MnGaなど

BSG膜のB分析事例

繰り返し B
(%質量分率)
X1 4.41
X2 4.43
X3 4.44
平均 4.43

※単位はこの他、atoms/cm3での算出も可能です

SiN薄膜の脱離ガス評価

材料や部品から発生するガスを把握することにより、表面付着物・工程改善策の確認や不具合発生原因の推定を行うことができます。昇温脱離ガス分析(TDS)では、真空中で試料を昇温加熱した際に、表面および内部から発生するガス種の同定(定性分析)やガス量の半定量分析ができます。
異なる2種類のSiN膜からの水素ガスの発生プロファイル、および発生量の違いをTDSで評価しました。膜組成の化学分析や結合状態の評価(FT-IR・XPSなど)と合わせて膜質を確認することができます。

TDS測定結果
TDS測定結果

ウェーハ表面の有機物残差・汚染

ウェーハ表面の微量の有機物を評価する方法としては、TOF-SIMSやXPSなどの表面分析、GC/MSやLC/MSなどのクロマト分析などがあります。表面分析手法と異なり、クロマト分析では、複数存在する有機成分を分離するため定性能力に優れており、また各成分を定量することも可能です。クロマト分析手法の1つであるSWA-GC/MSはウェーハ全面を加熱し、オンラインでGC/MS分析まで行うことで、コンタミネーションなく、高感度な分析が可能です。

Siウェーハ上の有機物分析結果(トータルイオンクロマトグラム)
Siウェーハ上の有機物分析結果
(トータルイオンクロマトグラム)
装置概略図
装置概略図

一般室に数時間放置したウェーハをSWA-GC/MSで分析した結果、壁材やその他の周辺部材から発生する添加剤(フタル酸エステル:DBP,DEHP、アジピン酸エステル:DOA、ハロゲン化リン酸エステル:TCEP)が多く存在していることが分かりました。

[ 更新日:2022/03/30 ]

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