[发明专利]晶圆端面采样方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体晶圆的采样方法，特别涉及一种对半导体晶圆端面的采样方法。

背景技术

随着集成电路制造工艺的进步，晶圆加工中对晶圆表面的洁净度要求越来越高，少量的污染物就有可能导致昂贵晶圆上IC品质下降甚至报废。污染物来源包括制造过程中各种有机物和无机物，也包括外部设备引入的一些杂质。例如，晶圆在制造过程中托架均为端面托，很容易将端面托上的杂质粘附到晶圆端面上，在后续工艺处理过程中污染物再转移到晶圆表面。晶圆制造过程中对污染物的采样方法是将晶圆整个浸入到纯水或采样化学药剂中进行采样。这一采样工艺消耗较多的纯水或化学药剂，而且由于晶圆背面污染物进入到采样液中引起交叉污染，导致采样精度降低。如果针对受污染端面进行采样作业，就可以用微升级的采样液进行采样，采样精度可以提高2位数，采样效率高，而且可以大大改善节能减排的需求。

发明内容

待解决的技术问题是提供一种新的采样方法，针对需要采样的晶圆端面而不是晶圆整体进行采样，能够有效地减少化学药剂或纯水用量。针对以往采样技术的不足，本发明设计了一种全新的采样技术，采用一种特制的采样夹具对晶圆端面进行可控的采样，避免了无区别地对晶圆进行整体浸泡采样。整个过程耗费的化学药剂或纯水量以微升计算，大大地提高了采样精度，改善了这一工艺过程中产生的废液对自然环境造成的负担。

为了解决上述问题，本发明设计了如下技术方案：

设计了一个特殊的采样夹具1，其侧面具有一个狭缝2，内部具有采样液体输出管道3和回收管道4，晶圆端面5以及吸附于夹具狭缝和晶圆端面处的采样药剂液滴6。首先输出采样药液，此时药液依靠液体的表面张力形成液滴附着在狭缝处不会流失，将旋转的晶圆端面与液滴接触即可进行采样作业。采样结束后把采样液滴回收并放入到采样计量瓶中。

采样原理如图1所示。可以针对各种常规形状尺寸的晶圆进行端面采样。由于整个过程中的采样液滴不接触晶圆上下表面，避免了污染物交叉污染的可能，同时采样液滴的使用量为微升级，大大地减少了采样废液的产生。

以往利用浸泡采样法，就是把晶圆浸泡在装有纯水尼龙袋中进行采样，需要使用百毫升级的纯水，并且，晶圆表面和背面的污染物混入采样液中，导致分析精度下降，无法反映晶圆端面污染的真实状况。

本发明端面采样使用100-200微升/次采样药剂，是以往采样方法用量的千分之几，采样无交叉污染，分析精度可以提高2位数。

根据实物测量，一次采样可以采集晶圆端面80％的污染物，3次采样几乎可以采集晶圆端面90％以上的污染物。其中，金属污染物包括：Li、Be、Na、Mg、Al、K、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Y、Ag、Cd、Ba、Pb、Bi、Ce；分析精度达到ICP-MS检测的下限值0.5X10⁹atoms/cm²。

附图说明

以下对照附图描述本发明的实施例，附图中所示：

图1未输入采样液的晶圆端面采样原理图

图2输入采样液的晶圆端面采样原理图

采样夹具1、狭缝2、液体输出管道3、液体回收管道4、晶圆端面5、采样液滴6

具体实施方式：

本发明具体采用如下方式对半导体晶圆端面进行采样：

选择好需要操作的半导体晶圆，用机械手把晶圆放置于上下方向移动自如的升降器上；升降器下降，把晶圆设置于回转自如的支承晶圆的盘体上；同心调整机构把晶圆圆心对准盘体圆心；晶圆旋转并带动固定在盘体下侧的三个转轮一起转动；同心调整机构使晶圆保持水平、同心转动；

利用采样夹具1对晶圆端面5进行采样；

晶圆端面采样完毕后，采样液滴6回收到采样计量瓶中。如果计量瓶中采样液滴需要稀释，可以注入纯水至计量瓶要求的刻度。

采样夹具的结构为侧面具有一个狭缝2，内部具有液体输出管道3和液体回收管道4，其中液体输出管道用于输出采样药液或纯水；使用时，晶圆不断旋转，通过计算机调整采样夹具狭缝和晶圆端面距离，使晶圆旋转时只有晶圆端面与采样夹具侧面狭缝中的采样药剂接触。采样药剂液滴在表面张力作用下附着在晶圆端面和狭缝处不会从采样夹具侧面流失。

该方式针对各种常规形状尺寸的晶圆进行端面采样；晶圆的旋转速度、采样夹具狭缝和晶圆端面距离、采样药剂的输出/回收量由计算机控制；采样流程可以从触摸屏菜单上选择，也可以从触摸屏上输入等待选用。