Для контроля содержания остаточных загрязнений на поверхности подложек применяют различные физические и физико-химические методы.
Для определения химического состава очень тонких поверхностных слоев полупроводников используются современные физические методы, основанные на взаимодействии первичных пучков частиц (электронов, фотонов, ионов) определений энергии с атомами поверхности твердого тела (на глубине от долей моно-слоя до нескольких нанометров). Анализ состоит в исследовании вторичных пучков (электронов, ионов), излучаемых поверхностью. Возможности, более распространенных современных методов анализа поверхности твердых тел (электронная оже-слектроскопия (ОС), электронная спектроскопия для химического анализа (ЭСХА), масс-спектроскопия вторичных ионов (МСВИ)) широко освещены в литературе. Основными критериями эффективности! применяемых методов анализа поверхности являются: число определяемых элементов (включая изотопы) и пределы их обнаружения; площадь и глубина анализируемого слоя; разрешающая способность анализатора (энергии, тока, масс) стоимость аналитического прибора я удобство его обслуживания; (0СТБ проведения анализа без разрушения образца либо существенного изменения состояния его поверхности; определение профиля концентрации элементов Май вдоль поверхности, так и по глубине с высоким разрешением. Частоты анализа поверхности твердых тел физическими методами носят характер полуколичественных оценок. При необходимости исследования распределения примесей металлов и других загрязнений по поверхности и в тонких приповерхностных слоях (1 мкм) полупроводниковых пластин используют локальные микро-методы анализа. Наиболее эффективными из них являются рентгеноспектральный или электронно-зондовый, метод растровой Оже-спектроскопии и ионно-зондовый микроанализ. Следует отметить, что современные физические методы анализа поверхности полупроводников из-за высокой стоимости и сложности обслуживания уникальной аппаратуры приемлемы, в основном, для лабораторных исследований. Эти методы целесообразно применять при разработке новых технологических процессов очисти для сравнительной оценки их эффективности и выявления источников загрязнения.
Методы контроля технологических сред. К технологическим средам, применяемым в производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, относятся различные органические растворители, водные моющие растворы с добавками поверхностно-активных веществ, составы для травлении н полирования подложек, вода различной степени очистки, активные газы (кислород н смеси кислорода с инертными газами), инертные газы (Не, N0, Аг). окружающая среда (воздух, вакуум), в которой проводятся различные процессы изготовления подложек и интегральных микросхем. В условиях массового производства систематический и особенно автоматический контроль чистоты технологических часто более важен, чем контроль чистоты поверхности самих подложек. Высокая и постоянно контролируемая чистота технологических сред при правильном выборе технологических режимов гарантирует эффективность удаления поверхностных загрязнений до определенного уровня. Последний часто лимитируется возможностями самого метода очистки, а не контроля.
Для оценки эффективности технологических процессов удаления с поверхности подложки загрязнений при помощи кислот, растворителей, воды в ряде случаев важнее получить четкую сравнительную информацию об общем уровне в технологических линиях предэпятакснальной подготовки подложек эффективно используются полуавтоматические устройства для непрерывного контроля ионных примесей и взвешенных частиц в воде; примесей влаги (влагомеры ИВА-1, ИВА-2, ОКА-1 н др.) и кислорода, количества н размера аэрозольных частиц в рабочих помещения!
Методы контроля чистоты поверхности подложек. Для производственного контроля процессов очистки подложек от органических гидрофобных загрязнений наиболее широко используются методы смачивания и трибометрический метод. Данные количественных измерений этим методом носят относительны характер, так как калибровка прибора производит (ю определенному виду загрязнений (например, по олеиновой кислоте). Но то же причине относительным являются результаты количественных определении чистоты поверхности деталей, проведенных другими физико-химическими метилами: люминесцентными, спектрофотометрическим смачивания.
Весьма эффективен метод, основанный на регистрации спектра Оже-электронов, имеющих соответствующие характеристические энергии для возбуждении атомов каждого химического элемента. Благодаря малой глубине выхода электронов получаемая информация о химическом составе поверхности относятся именно к тонкому приповерхностному слою полупроводника толщиной 107 мм. Метод Оже-спектроскопии неразрушающий, предел обнаружения до 10й атом/см.
Другие физические методы исследования поверхности, такие как дифракция медленных электронов, электронно-эмиссионная и фотоэмиссионная спектроскопия, мало-угловая дифракция электронов высокой энергии, эллилеометрия дают широкую информацию о поверхностных явлениях, протекающих в процессе той или ивой обработки, в том числе и о глубокой очистке поверхности (до чистого состояния). Однако, как уже указывалось, из-з? аппаратурной сложности эти методы следует применять только при новых технологических процессов очистки поверхности полупроводников. Потому необходимы повей новых экспрессных высокочувствительных методов.