本發(fā)明涉及一種化學(xué)元素檢測方法，特別是涉及一種環(huán)境污染元素及含量的檢測方法。

背景技術(shù)：

在晶圓制造領(lǐng)域，常常需要使用到爐管；目前所使用的爐管主要是垂直式的，按使用壓力不同分為常壓爐管和低壓爐管，而常壓爐管主要用于熱氧化制程、熱退火、BPSG熱回流、熱烘烤、合金等諸方面；低壓爐管則主要用于LPCVD沉積工藝、包括多晶硅的形成、氮化硅的形成、HTO和TEOS等，其中，HTO和TEOS都是用來生成二氧化硅的。雖然現(xiàn)有的爐管存在升降溫速度比較慢的問題，但由于其屬于批處理工藝，一次可處理一百或一百五十片晶圓，因此，在未來的半導(dǎo)體行業(yè)中仍將占有不可替代的作用。

然而，當(dāng)爐管所在的環(huán)境被微量的污染元素污染后，污染元素會導(dǎo)致爐管內(nèi)部環(huán)境直接或間接的被污染，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的性能變差。而現(xiàn)有技術(shù)中，一般精度的環(huán)境污染采樣測試工具無法檢測微量元素的污染；而半導(dǎo)體業(yè)界通用的檢測機(jī)臺微量元素的方法也無法檢測環(huán)境微量元素的污染，因此，提出一種有效檢測環(huán)境污染元素及含量的檢測方法刻不容緩。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)境污染元素及含量的檢測方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中沒有有效的方法檢測環(huán)境中微量污染元素的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種環(huán)境污染元素及含量的檢測方法，所述檢測方法包括：

S1：將一干凈的晶圓片放入被污染的環(huán)境中進(jìn)行一定時間的采樣；

S2：建一標(biāo)準(zhǔn)程序，將爐管的溫度設(shè)定為激活溫度，時間設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)時間，并設(shè)定通入預(yù)定量的保護(hù)氣體；

S3：將采樣后的晶圓片放入爐管內(nèi)，使晶圓片表面的污染元素被激活，進(jìn)行高溫擴(kuò)散；

S4：直至標(biāo)準(zhǔn)程序運行結(jié)束后，取出晶圓片，并通過檢測儀器檢測晶圓片上的污染元素及其含量。

優(yōu)選地，所述S1中采樣時間大于8小時。

優(yōu)選地，所述采樣時間大于8小時，小于48小時。

優(yōu)選地，所述S2中激活溫度大于1050℃。

優(yōu)選地，所述S2中保護(hù)氣體為氮氣或惰性氣體。

優(yōu)選地，所述S2中通入保護(hù)氣體的預(yù)定量大于6L/s。

優(yōu)選地，所述S2中標(biāo)準(zhǔn)時間大于20分鐘。

優(yōu)選地，所述S4中檢測儀器包括原子吸收分光光度計及全反射X射線熒光光譜儀中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述爐管為常壓爐管。

如上所述，本發(fā)明的環(huán)境污染元素及含量的檢測方法，包括將一干凈的晶圓片放入被污染的環(huán)境中進(jìn)行一定時間的采樣；建一標(biāo)準(zhǔn)程序，將爐管的溫度設(shè)定為激活溫度，時間設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)時間，并設(shè)定通入預(yù)定量的保護(hù)氣體；將采樣后的晶圓片放入爐管內(nèi)，使晶圓片表面的污染元素被激活，進(jìn)行高溫擴(kuò)散；直至標(biāo)準(zhǔn)程序運行結(jié)束后，取出晶圓片，并通過檢測儀器檢測晶圓片上的污染元素及其含量。通過本發(fā)明所述檢測方法不僅能夠簡單快速地實現(xiàn)爐管所在環(huán)境的微量污染元素及含量的檢查，而且成本較低。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明所述環(huán)境污染元素及含量的檢測方法的步驟示意圖。

圖2顯示為本發(fā)明P元素含量與溫度的相關(guān)特性曲線。

元件標(biāo)號說明

S1～S4 步驟

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

請參閱圖1至圖2。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種環(huán)境污染元素及含量的檢測方法，所述檢測方法包括：

S1：將一干凈的晶圓片放入被污染的環(huán)境中進(jìn)行一定時間的采樣；

S2：建一標(biāo)準(zhǔn)程序，將爐管的溫度設(shè)定為激活溫度，時間設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)時間，并設(shè)定通入預(yù)定量的保護(hù)氣體；

S3：將采樣后的晶圓片放入爐管內(nèi)，使晶圓片表面的污染元素被激活，進(jìn)行高溫擴(kuò)散；

S4：直至標(biāo)準(zhǔn)程序運行結(jié)束后，取出晶圓片，并通過檢測儀器檢測晶圓片上的污染元素及其含量。

具體的，所述爐管為常壓爐管。

具體的，所述S1中采樣時間大于8小時。

需要說明的是，晶圓片上的污染元素含量與采樣時間呈正比，即采樣時間越長，晶圓片上污染元素的含量越高，但污染元素含量與采樣時間的變化曲線隨采樣時間的增大，其污染元素含量的增加卻變緩。優(yōu)選地，所述采樣時間為大于8小時，且小于48小時。

具體的，通過對所述標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行相應(yīng)設(shè)定，控制爐管工作的溫度、時間及通入氣體的量。

具體的，所述S2中激活溫度大于1050℃。

需要說明的是，由于不同污染元素的激活溫度不同，因此，在通過標(biāo)準(zhǔn)程序設(shè)定激活溫度時，所述激活溫度的設(shè)定必須要高于任一可能污染元素的激活溫度。

具體的，所述S2中標(biāo)準(zhǔn)時間大于20分鐘。

需要說明的是，所述標(biāo)準(zhǔn)時間包括爐管升溫時間、激活時間和爐管降溫時間；而且，所述標(biāo)準(zhǔn)時間與所述激活溫度相關(guān)，即激活溫度的值設(shè)定的越大，設(shè)定的所述標(biāo)準(zhǔn)時間的值也越大。

具體的，所述S2中保護(hù)氣體為氮氣或惰性氣體；通過向所述爐管內(nèi)通入保護(hù)氣體，起到保護(hù)爐管的目的。優(yōu)選地，所述S2中通入保護(hù)氣體的預(yù)定量大于6L/s。

具體的，當(dāng)所述標(biāo)準(zhǔn)程序開始運行后，爐管開始升溫，并在一段時間后，將爐管內(nèi)的溫度升至激活溫度，此時，爐管內(nèi)晶圓片上的污染元素被激活，開始進(jìn)行高溫擴(kuò)散，一段時間后，爐管開始降溫，隨著標(biāo)準(zhǔn)程序的結(jié)束，爐管內(nèi)溫度降至常溫，取出晶圓片。

具體的，所述S4中檢測儀器包括原子吸收分光光度計及全反射X射線熒光光譜儀中的一種或多種。優(yōu)選地，通過原子吸收分光光度計和全反射X射線熒光光譜儀進(jìn)行污染元素及其含量的檢測。

需要說明的是，所述原子吸收分光光度計包括光源、原子化系統(tǒng)、單色器、檢測器以及數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)。其中，

所述光源為單色銳線輻射源，用來發(fā)射原子吸收特征譜線；所述單色銳線輻射源可為空心陰極燈或無極放電燈；優(yōu)選地，所述單色銳線輻射源為空心陰極燈；所述空心陰極燈是一種輻射強(qiáng)度大而穩(wěn)定的銳線光源，為低壓輝光放電。

所述原子化系統(tǒng)用于對待測元素進(jìn)行原子化，包括火焰原子化系統(tǒng)、石墨爐原子化系統(tǒng)或氫化物發(fā)生原子化系統(tǒng)中的一種；所述火焰原子化系統(tǒng)是通過火焰來進(jìn)行原子化，常用火焰包括空氣/乙炔焰、笑氣/乙炔焰、空氣/甲烷氣等；所述石墨爐原子系統(tǒng)是通過加熱石墨管來進(jìn)行原子化；所述氫化物發(fā)生原子化系統(tǒng)是通過一些元素在一定條件下與還原劑形成氣態(tài)的自由原子或氫化物或易揮發(fā)的氣態(tài)化合物與介質(zhì)分離，然后導(dǎo)入石英管原子化器進(jìn)行原子化。優(yōu)選地，所述原子化系統(tǒng)為石墨爐原子化系統(tǒng)，其原子化溫度為2900℃～3000℃。

所述單色器即分光系統(tǒng)，用于將待測的吸收線與其它譜線分開，其中，所述吸收線是銳線光源發(fā)出的共振線。

所述檢測器是通過量子效率來表示光電轉(zhuǎn)換效率，為光電倍增管或固態(tài)檢測器，其中，所述固態(tài)檢測器包括電荷耦合器件和電荷注入器件；優(yōu)選地，所述檢測器為固態(tài)檢測器，所述固態(tài)檢測器具有光譜范圍寬、量子效率高、暗電流小、噪聲低、靈敏度高、線性范圍寬等優(yōu)點。

所述數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)用于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示。

需要說明的是，所述原子吸收分光光度計是利用待測樣品蒸汽中被測元素的基態(tài)原子對同種元素原子發(fā)射的特征波長的光波具有吸收作用實現(xiàn)檢測待測元素含量；其中，吸光度與被測元素的濃度滿足公式一：

其中，A為吸光度，I為透射光強(qiáng)度，I_o為發(fā)射光強(qiáng)度，T為透射比，L為光通過試樣原子化器的光程長度，C為被測樣品的濃度，K為摩爾吸收系數(shù)。

進(jìn)一步需要說明的是，每臺原子吸收分光光度計的L值是固定的，在保持其它測試條件不變的情況下，吸光度A就只和被測樣品的濃度呈正比，即A＝KC，以此計算得出被測樣品的濃度。

需要說明的是，全反射X射線熒光光譜儀是基于全反射X射線熒光光譜，采用風(fēng)冷的鉬靶X射線光管產(chǎn)生初級X射線，通過多層膜單色器后形成一束能量范圍很窄的單色光，以非常低的角度(<0.1度)掠射裝有樣品的載片，并被全反射，樣品載片中的元素發(fā)出的特征熒光被能量色散型探測器檢測，進(jìn)而檢測出樣品元素。

進(jìn)一步需要說明的是，不同元素發(fā)出的特征X射線能量和波長各不相同，因此，通過對X射線的能量或者波長的測量即可知道此X射線是何種元素發(fā)出的。同時，樣品受激發(fā)后發(fā)射某一元素的特征X射線強(qiáng)度與該元素在樣品中的含量有關(guān)，因此，也可通過X射線的強(qiáng)度進(jìn)行元素的含量檢測。

通過上述檢測方法檢測的污染元素及其含量如下：環(huán)境被污染元素污染后，先將一干凈的晶圓片放入被污染的環(huán)境中采樣24小時；然后建一標(biāo)準(zhǔn)程序，將爐管的溫度設(shè)定為1050℃，時間設(shè)定為30min，并設(shè)定通入12L/s的氮氣；之后將采樣后的晶圓片放入爐管內(nèi)，使晶圓片表面的污染元素被激活，進(jìn)行高溫擴(kuò)散；直至標(biāo)準(zhǔn)程序運行結(jié)束后，取出晶圓片，并通過全反射X射線熒光光譜儀檢測晶圓片上的污染元素為P，及通過原子吸收分光光度計檢測出P的含量為900ug/g。

圖2為爐管在P元素污染后，檢測出P元素含量與溫度的相關(guān)特性曲線，從圖2可以看出，隨著爐管溫度的升高，P元素被激活的含量也再增加。

綜上所述，本發(fā)明的環(huán)境污染元素及含量的檢測方法，包括將一干凈的晶圓片放入被污染的環(huán)境中進(jìn)行一定時間的采樣；建一標(biāo)準(zhǔn)程序，將爐管的溫度設(shè)定為激活溫度，時間設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)時間，并設(shè)定通入預(yù)定量的保護(hù)氣體；將采樣后的晶圓片放入爐管內(nèi)，使晶圓片表面的污染元素被激活，進(jìn)行高溫擴(kuò)散；直至標(biāo)準(zhǔn)程序運行結(jié)束后，取出晶圓片，并通過檢測儀器檢測晶圓片上的污染元素及其含量。通過本發(fā)明所述檢測方法不僅能夠簡單快速地實現(xiàn)爐管所在環(huán)境的微量污染元素及含量的檢查，而且成本較低。

所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。