质谱仪-Mass 热脱附质谱TDS应用于硅晶圆逸散气体分析
热脱附质谱TDS应用于硅晶圆逸散气体分析
半导体晶圆制程中的污染物，包含自然生成氧化层，晶圆表面暴露于空气或水中的溶氧，而氧将晶圆表面的硅氢键（Si-H）氧化成为羟基(Si-OH)。氢氟酸(HF)通常在硅芯片加工中用作表面处理，以去除表面氧化物，并提供在短时间内抵抗污染的氢端(Hydrogen termination, Si-H)表面钝化。为了研究HF处理后，氢端(Hydrogen termination)在硅芯片表面随时间是如何变化，以红外线加热式热脱附质谱仪TDS在硅芯片热脱附氢端。首先制备了氢端硅芯片，在样品制备后2、7、14和28天，将芯片进行热脱附实验。加热速率为60℃/秒。比较在不同温度下氢气脱附的状况。
分析结果如下图，硅芯片表面的氢随着放置时间越长，表面的氢逐渐减少。它减少到什么程度，可以进一步的跟踪实验。表面的氢减少的原因，推测可能是产生氧化反应，在表面产生羟基。
▲样品在放置2、7、14、28天后，以TDS分析氢脱附
同样的分析条件下，同时监测水(m/z 18)的讯号，下图显示了表面上的氢和羟基结合并释放水。正如预期，水的含量会随着放置的时间越长而增加。
▲样品在放置2、7、14、28天后，以TDS分析H2O脱附
红外线加热式热脱附质谱仪 TDS 1200 II可在超高真空度下，分析样品在红外线下加热，因此，不会有空气或背景讯号的干扰，可以确实分析来自样品的脱附出的气体进行定性、定量分析，包含H2, N2, H2O, CH4, CO2, Ar, Xe, He, O2, C2H6, CO及Kr等气体。可应用在制程中热处理时产生的未知挥发物分析，是分析材料逸散气体十分重要的工具。
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