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各種ウエハ表面の金属汚染の評価に適した手法です

全反射蛍光X線分析の紹介

全反射蛍光X線分析(以下TXRF)は、様々な半導体ウエハ表面の微量金属汚染の評価に用いています。この分析手法は1971年に米田氏と堀内氏によって分析原理を提唱されました。その後、半導体業界のニーズに応えるために分析装置の開発が行われ、1980年後半にTXRF分析装置が市販され、現在ではウエハ表面の清浄度の管理で広く使用されています。

分析原理

TXRF分析は蛍光X線分析(以下XRF分析)を発展させた分析手法で、X線を用いて表面汚染の評価を行います。X線はご存知の通り、物質への透過力が非常に強い性質があります。一般にXRF分析では、X線を分析試料に照射すると、分析試料の表面から深さ数100μm程度までの元素を励起し、主にバルクの元素情報が得られます。

一方、TXRF分析では、X線をウエハに対して低角(例えばSiウエハでは0.187°以下)で入射し、入射X線を全反射させて励起される元素の深さを最表面に限定し、ウエハ表面の汚染元素から発生した蛍光X線を測定して汚染評価を行います。

またTXRF分析の検出器はウエハに由来する強い蛍光・散乱及び照射X線の反射による検出器の飽和を避けるために、ウエハに対して鉛直方向に設置しています。ウエハ表面は滑らかで平坦な表面が好ましく、例えば8インチSi基板の裏面側のように凹凸の大きい表面状態では、散乱X線の強度が高くなり、バックグランドが悪くなる特長があります。

各種ウエハに対応

ウエハ表面の微量金属汚染の評価では、気相分解を用いたICPMS分析(VPD-ICPMS分析)も広く一般的に使用されますが、分析可能なウエハはSiウエハのみに限定されます。一方、TXRF分析は主にウエハ表面の汚染元素からの蛍光X線を測定しているため、様々なウエハに対応できるのが特長です。

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