CN113624704B - 一种多晶硅清洗液的评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种多晶硅清洗液的评估方法，包括以下步骤：建立循环系统，自对多晶硅清洗液进行存储的槽体一处对部分清洗液进行抽取，且自另一处将抽取的清洗液返送回槽体内；对循环系统内的清洗液进行吸光度分析，获得吸光度值；对吸光度值进行信号转化，获得数字信号；通过数字信号对清洗液进行评估。本发明中利用吸光度分析的方法确定HF/HNO₃的水溶液组分变化，可以对清洗液的更换和调配提供可定量的判断指标，从而使得硅料刻蚀的过程获得稳定的控制，保证供下游拉直单晶使用的硅料具有较高的质量，从而提高最终产品的稳定性及可靠性。

Description

一种多晶硅清洗液的评估方法

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种多晶硅清洗液的评估方法。

背景技术

经过改良西门子法生产的电子级多晶硅棒，需要进行破碎而将棒料变成块料后，才可以供下游拉直单晶使用。在多晶硅棒拆炉后进行破碎和筛分的过程中会带来表面污染，如金属沾污，部分金属离子如Cu²⁺，Fe³⁺，具有较高的穿透性，附着在硅表面后，会渗透到硅料的内部，因此要去除这些沾污，需要通过清洗去除硅料的表层部分。

清洗过程的关键步骤是使用HF/HNO₃的水溶液刻蚀掉硅料表层，这种溶液具有较高的刻蚀速率，因而在工业生产中得到广泛应用。然而，在刻蚀过程中，HF/HNO₃的水溶液组分的变化对硅料清洗质量有很大影响，会导致污染残留或者影响表观形态，因此，定量监控HF/HNO₃的水溶液组分变化对硅料刻蚀过程监控具有重要意义。

鉴于上述需求，本发明人基于从事此类技术多年丰富经验及专业知识，配合理论分析，加以研究创新，以期开发一种多晶硅清洗液的评估方法。

发明内容

本发明中提供了一种多晶硅清洗液的评估方法，可有效满足背景技术中的需求。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种多晶硅清洗液的评估方法，包括以下步骤：

建立循环系统，自对多晶硅清洗液进行存储的槽体一处对部分清洗液进行抽取，且自另一处将抽取的所述清洗液返送回所述槽体内；

对所述循环系统内的清洗液进行吸光度分析，获得吸光度值；

对所述吸光度值进行信号转化，获得数字信号；

通过所述数字信号对所述清洗液进行评估。

进一步地，对所述清洗液的吸光度分析在所述循环系统局部透光的管道位置进行，且局部透光的管道位置处于无光环境中。

进一步地，在所述管道的局部位置供光线进入，且通过管道壁对所述光线进行与入射方向相反的反射，通过入射光线和反射光线进行所述吸光度分析。

进一步地，在所述管道的局部位置一侧供光线进入，且通过另一侧供光线射出，通过入射光线和出射光线进行所述吸光度分析。

进一步地，在所述循环系统内的清洗液持续循环的过程中，在设定时间内，连续进行两次所述吸光度分析，分别获得第一吸光度值A₁和第二吸光度值A₂，用于转换为所述数字信号的吸光度值为A₀，其中，

A₀=（A₁+ A₂）/2。

进一步地，对求得的A₀进行修订，修订后的值为A₀₁，其中，

。

进一步地，在所述循环系统内的清洗液持续循环的过程中，在所述管道的第一位置一侧供一束光线进入，且通过另一侧供光线射出，同时在第一位置的下游，在所述管道的第二位置一侧供另一束光线进入，且通过管道壁对光线进行与入射方向相反的反射，通过入射光线、出射光线和反射光线进行所述吸光度分析，其中，入射的两束光线的强度相等。

进一步地，在所述第一位置和第二位置分别获得第一吸光度值A₁和第二吸光度值A₂，用于转换为所述数字信号的吸光度值为A₀，其中，

A₀=（A₁+ A₂）/3。

进一步地，所述清洗液在两束光线入射点之间的流通距离等于一束光线自进入管道到管道壁的反射点之间的行程。

进一步地，对求得的A₀进行修订，修订后的值为A₀₁，其中，

。

进一步地，通过所述数字信号对所述清洗液进行评估，包括以下步骤：

制备不同重量百分比的HF/HNO₃水溶液；

对各水溶液进行吸光度分析，获得参考吸光度值；

对所述参考吸光度值进行信号转化，获得参考数字信号；

建立不同重量百分比的HF/HNO₃水溶液与不同参考数字信号的对应关系；

将所述数字信号与所述参考数字信号进行比对，根据比对结果在所述对应关系中确定可作为数字信号评估结果的HF/HNO₃重量百分比。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本发明中利用吸光度分析的方法确定HF/HNO₃的水溶液组分变化，可以对清洗液的更换和调配提供可定量的判断指标，从而使得硅料刻蚀的过程获得稳定的控制，保证供下游拉直单晶使用的硅料具有较高的质量，从而提高最终产品的稳定性及可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为多晶硅清洗液的评估方法的流程图；

图2为实施方式一中循环系统局部透光的管道位置处的示意图；

图3为实施方式二中循环系统局部透光的管道位置处的示意图；

图4为实施方式三中循环系统局部透光的管道位置处的示意图；

图5为通过数字信号对清洗液进行评估的流程图；

附图标记：1、管道；11、透光面；12、遮光面；13、流通通道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，一种多晶硅清洗液的评估方法，包括以下步骤：

A1：建立循环系统，自对多晶硅清洗液进行存储的槽体一处对部分清洗液进行抽取，且自另一处将抽取的清洗液返送回槽体内；

A2：对循环系统内的清洗液进行吸光度分析，获得吸光度值；

A3：对吸光度值进行信号转化，获得数字信号；

A4：通过数字信号对清洗液进行评估。

本发明中利用吸光度分析的方法确定HF/HNO₃的水溶液组分变化，可以对刻蚀液的更换和调配提供可定量的判断指标，从而使得硅料刻蚀的过程获得稳定的控制，保证供下游拉直单晶使用的硅料具有较高的质量，从而提高最终产品的稳定性及可靠性。

在实施过程中，优选循环系统内的清洗液是在清洗过程中持续不断循环的，从而保证清洗过程中的清洗液持续评估分析，实现问题的快速发现及解决。

为了降低评估难度，提高操作效率，对清洗液的吸光度分析在循环系统局部透光的管道位置进行，且局部透光的管道位置处于无光环境中。本优选方案中，减少了器具的使用，借助局部透光的管道1可直接作为待评估清洗液的承装容器，其中，所指的局部透光首先一定会受到长度的限制，即处于管道1的局部长度位置处；而在管道1的周向方向上，则存在以下三种情况：

实施方式一

如图2所示，在管道1的局部位置供光线进入，且通过管道壁对光线进行与入射方向相反的反射，通过入射光线和反射光线进行吸光度分析。

此种实施方式中，优选令光线相对于管道壁垂直入射且垂直反射，从而保证吸光度分析的准确性，采用了矩形截面的管道作为局部透光的管道1，即流通通道13的截面为矩形，透光面11和遮光面12平行，其中，遮光面12可通过内层或者外层的涂层结构实现，实施难度较低。

实施方式二

如图3所示，在管道1的局部位置一侧供光线进入，且通过另一侧供光线射出，通过入射光线和出射光线进行吸光度分析。

此种实施方式中的分析方式与实施方式一中相同，当然，同样也优选令光线相对于管道壁垂直入射且垂直反射，从而保证光线的集中程度，此种实施方式下，当管道1的参数一定时，光线在清洗液内的流通长度小于实施方式一中的流通长度。

作为上述实施方式一和实施方式二的优选，为了提高评估结果的准确性，在循环系统内的清洗液持续循环的过程中，在设定时间内，连续进行两次吸光度分析，分别获得第一吸光度值A₁和第二吸光度值A₂，用于转换为数字信号的吸光度值为A₀，其中，

A₀=（A₁+ A₂）/2。

本优选方案通过取平均值的方式使得最终获得的吸光度值A₀受到清洗液均匀度偏差的影响降低，通过控制设定时间的长短，可使得两次吸光度值的获取针对流通方向上距离较近但又处于不同位置的两处清洗液进行照射，此种方式扩大了目标物质的评估范围，可在一定程度上避免清洗液中局部浓度不均造成的偶然性偏差。

在实施的过程中，由于清洗液中多种物质均会存在对光线进行吸收的可能，同样出于评估准确性的考虑，对求得的A₀进行修订，修订后的值为A₀₁，其中，

。

此种修订方式为其他物质对于光线强度的吸收提供了一种量化的修订方式，使得多晶硅生产过程的控制可更加精准的实现，在以上的优选方案中，通过求平均值的方式降低了清洗液中待测物质不均匀而造成的影响程度，上述方式中是以假定清洗液中其他物质对于光线强度的吸收是可忽略不计的，而在本优选方案中，在上述平均值的基础上，再次假定清洗液中待测物质是均匀分布的，此种情况下，A₁与A₂差值即为清洗液中其他物质的不均匀性对于吸光度所造成的影响，其中，采用对差值的平方进行开方的方式，获得了所需正值，另一方面对影响的程度进行了确定，修订后的吸光度值更加准确且全面。

实施方式三

如图4所示，在循环系统内的清洗液持续循环的过程中，在管道1的第一位置一侧，即透光面11供一束光线进入，且通过另一侧供光线射出，同时在第一位置的下游，在管道1的第二位置一侧供另一束光线进入，且通过管道壁，即遮光面12对光线进行与入射方向相反的反射，通过入射光线、出射光线和反射光线进行吸光度分析，其中，入射的两束光线的强度相等。

本实施方式中通过在不同位置分别采用实施方式一和实施方式二中的方式，降低了因设备限制而使得设定时间的长短发生偏差所造成的评估失准，光线同时的发射更加容易控制。

更为具体地，在第一位置和第二位置分别获得第一吸光度值A₁和第二吸光度值A₂，用于转换为数字信号的吸光度值为A₀，其中，

A₀=（A₁+ A₂）/3。

本实施方式中同样提供了一种通过平均值来提高目标物质评估范围的方式，避免清洗液中局部浓度不均造成的偶然性偏差，在实施过程中，吸光度与溶液的浓度、光线在清洗液中的行程以及吸光系数有关，而本实施例中，光线在清洗液中的行程以在清洗液中经过的单程为基准进行评估。

为了更好的建立两个位置之间的关联性，使得评估结果更加准确，清洗液在两束光线入射点之间的流通距离等于一束光线自进入管道1到管道壁的反射点之间的行程。

此种方式使得第二位置被反射的光线所经过的清洗液可极其接近来自于第一位置的清洗液，从而可起到近似在设定时间内连续进行两次吸光度分析的结果。当然，此种方式下同样假定清洗液中其他物质对于光线强度的吸收是可忽略不计的。

同样的，为了提高准确性，对求得的A₀进行修订，修订后的值为A₀₁，其中，

。

在上述修订过程中，光线在清洗液中的行程以在清洗液中经过的单程为基准进行评估，此种评估方式与上述实施方式中具有同样的行程基准，更加便于评估结果的综合分析和利用，使得数据获得统一性。在上述平均值的基础上，本优选方案中，同样再次假定清洗液中待测物质是均匀分布的，此种情况下，A₁与A₂/2的差值即为清洗液中其他物质的不均匀性对于吸光度所造成的影响，可起到与上述实施方式同样的技术目的。

作为上述实施例的优选，如图5所示，通过数字信号对清洗液进行评估，包括以下步骤：

B1：制备不同重量百分比的HF/HNO₃水溶液；

B2：对各水溶液进行吸光度分析，获得参考吸光度值；

B3：对参考吸光度值进行信号转化，获得参考数字信号；

B4：建立不同重量百分比的HF/HNO₃水溶液与不同参考数字信号的对应关系；

B5：将数字信号与参考数字信号进行比对，根据比对结果在对应关系中确定可作为数字信号评估结果的HF/HNO₃重量百分比。

通过不同重量百分比的HF/HNO₃水溶液的配比数的调节，可获得不同精度的评估结果，当不同重量百分比的HF/HNO₃水溶液配比的组数越多，且各组间差异越小时，当数字信号与参考数字信号比对后，可获得更为接近的HF/HNO₃重量百分比，因此可更加精准的获得评估结果。

在步骤B5中，建立的水溶液中HF/HNO3重量百分比与评估结果的对应关系可反应在坐标系中，且反应的结果可为多个点值，或者可为通过多个点值连接而成的平滑曲线，根据比对结果在对应关系中确定可作为数字信号评估结果的HF/HNO₃重量百分比，则可通过平滑曲线上的取值而获得。

通过本优选方案，可降低操作现场的分析计算难度，通过预先获得的对应关系使得现场可快速的离线查找所需HF/HNO₃重量百分比，对现场的操作环境要求更低。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例展示如上，但并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种多晶硅清洗液的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立循环系统，自对多晶硅清洗液进行存储的槽体一处对部分清洗液进行抽取，且自另一处将抽取的所述清洗液返送回所述槽体内；

对所述循环系统内的清洗液进行吸光度分析，获得吸光度值；

对所述吸光度值进行信号转化，获得数字信号；

通过所述数字信号对所述清洗液进行评估；

对所述清洗液的吸光度分析在所述循环系统局部透光的管道位置进行，且局部透光的管道位置处于无光环境中；

在所述局部透光的管道位置供光线进入，且通过管道壁对所述光线进行与入射方向相反的反射，通过入射光线和反射光线进行所述吸光度分析；

在所述循环系统内的清洗液持续循环的过程中，在设定时间内，连续进行两次所述吸光度分析，通过控制设定时间的长短，使得两次吸光度分析针对流通方向上距离较近但又处于不同位置的两处清洗液进行，分别获得第一吸光度值A₁和第二吸光度值A₂，用于转换为所述数字信号的吸光度值为A₀₁，其中，

A₀=（A₁+ A₂）/2；

对求得的A₀进行修订，修订后的值为A₀₁，其中，

；

通过所述数字信号对所述清洗液进行评估，包括以下步骤：

制备不同重量百分比的HF/HNO₃水溶液；

对各水溶液进行吸光度分析，获得参考吸光度值；

对所述参考吸光度值进行信号转化，获得参考数字信号；

建立不同重量百分比的HF/HNO₃水溶液与不同参考数字信号的对应关系；

将所述数字信号与所述参考数字信号进行比对，根据比对结果在所述对应关系中确定可作为数字信号评估结果的HF/HNO₃重量百分比。

2.根据权利要求1所述的多晶硅清洗液的评估方法，其特征在于，所述循环系统内的清洗液是在清洗过程中持续不断循环的。

3.根据权利要求1所述的多晶硅清洗液的评估方法，其特征在于，令光线相对于管道壁垂直入射且垂直反射。

4.一种多晶硅清洗液的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立循环系统，自对多晶硅清洗液进行存储的槽体一处对部分清洗液进行抽取，且自另一处将抽取的所述清洗液返送回所述槽体内；

对所述循环系统内的清洗液进行吸光度分析，获得吸光度值；

对所述吸光度值进行信号转化，获得数字信号；

通过所述数字信号对所述清洗液进行评估；

对所述清洗液的吸光度分析在所述循环系统局部透光的管道位置进行，且局部透光的管道位置处于无光环境中；

在所述局部透光的管道位置一侧供光线进入，且通过另一侧供光线射出，通过入射光线和出射光线进行所述吸光度分析；

在所述循环系统内的清洗液持续循环的过程中，在设定时间内，连续进行两次所述吸光度分析，通过控制设定时间的长短，使得两次吸光度分析针对流通方向上距离较近但又处于不同位置的两处清洗液进行，分别获得第一吸光度值A₁和第二吸光度值A₂，用于转换为所述数字信号的吸光度值为A₀₁，其中，

A₀=（A₁+ A₂）/2；

对求得的A₀进行修订，修订后的值为A₀₁，其中，

；

通过所述数字信号对所述清洗液进行评估，包括以下步骤：

制备不同重量百分比的HF/HNO₃水溶液；

对各水溶液进行吸光度分析，获得参考吸光度值；

对所述参考吸光度值进行信号转化，获得参考数字信号；

建立不同重量百分比的HF/HNO₃水溶液与不同参考数字信号的对应关系；

将所述数字信号与所述参考数字信号进行比对，根据比对结果在所述对应关系中确定可作为数字信号评估结果的HF/HNO₃重量百分比。

5.根据权利要求4所述的多晶硅清洗液的评估方法，其特征在于，所述循环系统内的清洗液是在清洗过程中持续不断循环的。

6.根据权利要求4所述的多晶硅清洗液的评估方法，其特征在于，令光线相对于管道壁垂直入射。

7.一种多晶硅清洗液的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立循环系统，自对多晶硅清洗液进行存储的槽体一处对部分清洗液进行抽取，且自另一处将抽取的所述清洗液返送回所述槽体内；

对所述循环系统内的清洗液进行吸光度分析，获得吸光度值；

对所述吸光度值进行信号转化，获得数字信号；

通过所述数字信号对所述清洗液进行评估；

对所述清洗液的吸光度分析在所述循环系统局部透光的管道位置进行，且局部透光的管道位置处于无光环境中；

在所述循环系统内的清洗液持续循环的过程中，在所述管道的第一位置一侧供一束光线进入，且通过另一侧供光线射出，同时在第一位置的下游，在所述管道的第二位置一侧供另一束光线进入，且通过管道壁对光线进行与入射方向相反的反射，通过入射光线、出射光线和反射光线进行所述吸光度分析，其中，入射的两束光线的强度相等；

在所述第一位置和第二位置分别获得第一吸光度值A₁和第二吸光度值A₂，用于转换为所述数字信号的吸光度值为A₀₁，其中，

A₀=（A₁+ A₂）/3；

所述清洗液在两束光线入射点之间的流通距离等于一束光线自进入管道到管道壁的反射点之间的行程；

对求得的A₀进行修订，修订后的值为A₀₁，其中，

；

通过所述数字信号对所述清洗液进行评估，包括以下步骤：

制备不同重量百分比的HF/HNO₃水溶液；

对各水溶液进行吸光度分析，获得参考吸光度值；

对所述参考吸光度值进行信号转化，获得参考数字信号；

建立不同重量百分比的HF/HNO₃水溶液与不同参考数字信号的对应关系；

将所述数字信号与所述参考数字信号进行比对，根据比对结果在所述对应关系中确定可作为数字信号评估结果的HF/HNO₃重量百分比。

8.根据权利要求7所述的多晶硅清洗液的评估方法，其特征在于，所述循环系统内的清洗液是在清洗过程中持续不断循环的。

9.根据权利要求7所述的多晶硅清洗液的评估方法，其特征在于，令光线相对于管道壁垂直入射且垂直反射。

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