显微红外光谱仪半导体行业表面异物分析——之主料篇

嘉德利达

2022/09/27 10:17

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https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102204/news_633372.htm

在上一篇文章中我们提到了如何用布鲁克Lumos II显微红外对晶圆包装盒的异物进行分析和鉴定，本次我们再结合类似的应用案例来介绍如何通过显微红外对晶圆表面的异物进行鉴定，具体如下：某半导体晶圆厂商在产品过程质检时发现晶圆背面有异物，异物分布位置不固定、无明显规律性，内部排查怀疑和几个工序相关。各对应工序负责人均认为非本工序产生，异物产生原因调查陷入僵局。如果需要进一步判定原因，则需要了解晶圆背面的异物是什么？我们采用布鲁克Lumos II 显微红外光谱仪对该晶圆背面异物进行测试和分析。

Lumos II测试条件
· 分辨率:4cm-1
· 扫描次数:32次
· 波数范围:4000-650cm-1
· 测试方法:Ge晶体ATR
· 检测器:液氮制冷MCT检测器
· 6” 晶圆不破坏直接测试
· ATR自动压力调整,保证晶圆的完整性

从可见光照片上可以看到异物是呈薄膜状附着在晶圆背面表面，大小和形状不一，基本尺寸约100um。利用Lumos II 同轴光路高精度ATR分别对异物点进行测量，对应红外谱图见图1。其中蓝色和红色均是异物点谱图，谱图一致。

图1 晶圆背面边缘易物点

对怀疑异物源（UV膜）取样在相同测试条件下用Lumos II测试，测试结果参见图2。

图2 高度怀疑异物源样品红外谱图

利用OPUS软件将异物点和怀疑样品谱图堆叠在一起做比较，对部分特征峰标注峰位，匹配度较高，详见图3。对于差异部分则是由于UV膜在贴于晶圆背面之后需要进行一系列工序处理，这些工序的处理会引起UV膜表面胶体的变性，这种变化引起部分特征峰的变化。在随后的模拟实验中这部分推断得到验证，该部分内容由于涉及到厂家工艺信息我们在此就不在详细介绍。