Charakterisierung des Einflusses der Probenform auf Genauigkeit, Statistik und Reproduzierbarkeit in der TXRF-Analyse von Halbleiteroberflächen

01.01.2009 - 31.12.2010
Stipendium
Die internationale Standardisierungsorganisation / Technisches Komitee 201 / Arbeitsgruppe 2 (ISO/TC201/WG2) arbeitet seit 1993 an der Standardisierung der Totalreflexions-Röntgenfluoreszenzanalyse (TXRF) in der Halbleiterindustrie. Wie von Yohichi Gohshi, Einberufer der ISO/TC201/WG2, auf der zwölften Konferenz für TXRF Analyse und verwandte Methoden berichtet, ist eines der größten Probleme bei der Standardisierung der TXRF die große statistische Unsicherheit der Quantifizierung. Aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften ist die Verwendung von TXRF in der Halbleiterindustrie für die Analyse von Siliziumwaferoberflächen weit verbreitet. Metallische Kontaminationen auf Waferoberflächen sind ein beträchtlicher Begrenzungsfaktor bei der Prozessausbeute in der Produktion von integrierten Schaltungen. TXRF ist eine zerstörungsfreie Methode zur qualitativen und quantitativen Analyse von Spurenelementen. Sie ist sehr oberflächenempfindlich und gilt als matrixunabhängig. Die Verwendung von Synchrotronstrahlung als Anregungsquelle für TXRF bietet viele Vorteile gegenüber der Anregung mit Röntgenröhren, wie zum Beispiel bessere Nachweisgrenzen (im fg-Bereich). TXRF erlaubt räumlich aufgelöste Oberflächenabbildungen und auch die Bestimmung der Art der Oberflächenkontamination. Um eine repräsentative Analyse der gesamten Waferoberfläche zu erhalten, sind viele Messungen notwendig. Aus diesem Grund wird TXRF oft mit so genannten ¿preconcentration methods¿ wie VPD-DC (¿vapor phase decomposition¿droplet collection¿) und VPT (¿vapor phase treatment¿) kombiniert. Im Allgemeinen bietet TXRF die Möglichkeit einer linearen Kalibrierung unter Verwendung eines internen Standards für die Quantifizierung. Für kleine Probenmengen (unterer ng-Bereich) gilt nämlich die Dünnschichtnäherung, welche Absorptionseffekte bezüglich anregender und detektierter Strahlung vernachlässigt. Für größere Probenmengen konnten jedoch Abweichungen vom linearen Zusammenhang zwischen Fluoreszenzintensität und Probenmenge festgestellt werden. Das Ziel des Projekts ist eine Untersuchung von TXRF Probenparametern (z.B. Form, Dichte) und deren Einfluss auf Absorptionseffekte und daher auch die Fluoreszenzintensität um die statistische Qualität der TXRF Quantifizierung zu verbessern. Die durch die Trocknung resultierenden Probenformen auf unterschiedlichen Reflektormaterialien, verschiedene Präparationstechniken und Reflektormaterialien sollen mittels micro-XRF und konfokaler Weißlichtmikroskopie untersucht werden. Ein mathematisches Modell zur Simulation von Fluoreszenzintensität und Absorptionseffekten unter Berücksichtigung der Probenparameter wird entwickelt werden. Die Resultate der Messungen und Simulationen werden zur Charakterisierung der idealen TXRF Probe und zur Verbesserung der Probenpräparationstechniken verwendet.

Personen

Projektleiter_in

Projektmitarbeiter_innen

Institut

Förderungsmittel

  • Österreichische Akademie der Wissenschaften (ÖAW)

Forschungsschwerpunkte

  • Materials and Matter

Schlagwörter

DeutschEnglisch
TXRFTXRF
Halbleitersemiconductor
OberflächenanalyseSurface Analysis