[发明专利]测量晶圆表面损伤层深度的方法和系统

说明书

本公开涉及测量晶圆表面损伤层深度的方法和系统，该方法包括：步骤101：对待测晶圆反复进行多次将晶圆浸入腐蚀液中规定时间并从腐蚀液中拉起的提拉刻蚀操作，使得通过由腐蚀液刻蚀而在晶圆的表面上形成具有一系列台阶面的台阶形状；步骤102：对所述一系列台阶面依次进行损伤检测，直至未检测到损伤为止；步骤103：根据未检测到损伤时已进行的提拉刻蚀操作的次数和晶圆在每次浸入腐蚀液中时被刻蚀剥离的厚度确定晶圆的表面损伤层的深度，其中，该厚度根据腐蚀液的腐蚀速率和规定时间计算获得。

技术领域

本公开涉及晶圆加工制造技术领域，具体地，涉及测量晶圆表面损伤层深度的方法及系统。

背景技术

在从拉制的单晶硅棒到晶圆的制造过程中，需要经过滚磨、切片、研磨、刻蚀、抛光等多道工序。在例如滚磨、切片、研磨的机械加工过程中，会不可避免地在晶圆表面引入机械损伤。表面机械损伤破坏了原有的单晶层，严重影响了硅片的品质。因此，需要在后续加工过程中通过例如刻蚀、抛光等工艺去除掉损伤层。在去除晶圆表面的机械损伤层时，需要能够准确测量出该损伤层的深度，以据此设定去除操作中所涉及的具体去除量。

现有的损伤层深度测量技术分为直接测量和间接测量。直接测量指直接观测晶片断面上的损伤，但因损伤较浅，不易直接用显微镜观察，通常是将晶片截断后采用SEM（扫描式电子显微镜）/TEM（透射式电子显微镜）等高精度设备观察断面，但该方法的设备成本高昂且制样复杂。

角度抛光法是实验室内常采用的间接测量方法。在该方法中，通过将垂直的损伤层磨抛出一个光滑的斜面实现了损伤层的放大，以匹配显微镜的测量精度。磨抛的斜面会再经过刻蚀而将损伤进一步放大并使用显微镜测量，之后再经几何换算为实际损伤深度。

但是，角度抛光法对样品的处理与测量要求较高。首先，该方法需要将晶圆裂解后获得小片方可进行处理，且小片磨抛后的刻蚀需要设计单独的夹具与槽体；再者，样品的处理需要将小片粘接至已知角度的斜面，再将斜面粘接在磨抛盘上，两次粘接导致稳定性较差；而且，样片进行角度抛光时要避免引入新的损伤，斜面最好磨出光滑的表面，斜面的光滑效果直接影响显微镜分辨；最后，斜面测量时损伤层与无损伤层的界面是通过肉眼判定的，这使测量结果受人员影响较大。

发明内容

本部分提供了本公开的总体概要，而不是对本公开的全部范围或所有特征的全面公开。

本公开的一个目的在于提供一种能够使用完整晶圆来进行的测量晶圆表面损伤层深度的方法。

本公开的另一目的在于提供一种能够直接测量晶圆表面损伤深度而无需通过几何关系进行逆推的测量晶圆表面损伤层深度的方法。

本公开的又一目的在于提供一种能够避免肉眼观察引入的判断误差的测量晶圆表面损伤层深度的方法。

为了实现上述目的中的一个或多个，根据本公开的一方面，提供了一种测量晶圆表面损伤层深度的方法，其包括：

步骤101：对待测晶圆反复进行多次将晶圆浸入腐蚀液中规定时间并从腐蚀液中拉起的提拉刻蚀操作，使得通过由腐蚀液刻蚀而在晶圆的表面上形成具有一系列台阶面的台阶形状；

步骤102：对所述一系列台阶面依次进行损伤检测，直至未检测到损伤为止；

步骤103：根据未检测到损伤时已进行的提拉刻蚀操作的次数和晶圆在每次浸入腐蚀液中时被刻蚀剥离的厚度确定晶圆的表面损伤层的深度，其中，该厚度根据腐蚀液的腐蚀速率和规定时间计算获得。

在上述测量晶圆表面损伤层深度的方法中，在步骤102中，如果所述一系列台阶面中的最后一个台阶面仍被检测出存在损伤，则可以重复步骤101和步骤102。

在上述测量晶圆表面损伤层深度的方法中，晶圆每次浸入腐蚀液中的规定时间可以是相等的。