CN115575180A - 一种硅片边缘金属离子的采集装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种硅片边缘金属离子的采集装置及方法，所述采集装置包括：T型隔挡组件，所述T型隔挡组件的竖向连接部与硅片边缘相抵接，横向连接部设置有充满扫描液的液滴槽以通过将所述扫描液与所述硅片边缘的第一部分相接触来采集所述硅片边缘的第一部分的金属离子；支撑组件，所述支撑组件用于支撑所述硅片。

Description

一种硅片边缘金属离子的采集装置及方法

技术领域

本发明实施例涉及硅片检测技术领域，尤其涉及一种硅片边缘金属离子的采集装置及方法。

背景技术

硅片是利用磁场直拉法(Magnetic Field Czochralski Method，MCZ)得到单晶硅棒，单晶硅棒经过线切割、磨削、抛光、清洗等工艺制备得到。在硅片加工过程中会存在各种金属杂质沾污，进而导致后序器件的失效，其中，轻金属(例如Na、Mg、Al、K、Ca等)会导致器件击穿使得电压降低，重金属(例如Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn等)会导致器件寿命降低。硅片作为器件的原材料，其表面金属离子含量会直接影响器件的合格率，因此，需要对硅片表面和边缘的金属离子含量进行检测并控制在一定规格以下，以满足后序工艺要求。

但是，在采集硅片边缘金属离子过程中，硅片边缘上、下两部分的金属离子均会被回收，因此目前只能通过数学计算的方式获得硅片边缘上部分或下部分的金属离子含量，这种检测方法造成了硅片边缘金属离子含量的检测精度低，误差大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种硅片边缘金属离子的采集装置及方法；能够提高硅片边缘金属离子含量的检测精度及准确度，操作简单，可靠性高。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种硅片边缘金属离子的采集装置，所述采集装置包括：

T型隔挡组件，所述T型隔挡组件的竖向连接部与硅片边缘相抵接，横向连接部设置有充满扫描液的液滴槽以通过将所述扫描液与所述硅片边缘的第一部分相接触来采集所述硅片边缘的第一部分的金属离子；

支撑组件，所述支撑组件用于支撑所述硅片。

第二方面，本发明实施例提供了一种硅片边缘金属离子的采集方法，所述采集方法能够应用于第一方面所述的采集装置中，所述采集方法包括：

将硅片下移直至所述硅片的表面与液滴槽开口相接触；

移动T型隔挡组件以使得所述硅片的边缘与所述T型隔挡组件的竖向连接部相抵接，并移动支撑组件以对所述硅片进行支撑；

通过所述硅片边缘的第一部分与所述液滴槽内的扫描液相接触以采集所述硅片边缘的第一部分的金属离子。

本发明实施例提供了一种硅片边缘金属离子的采集装置及方法；在采集过程中，将硅片边缘的第一部分与液滴槽中的扫描液相接触，同时通过T型隔挡组件的竖向连接部与硅片边缘相抵接以阻挡液滴槽中的扫描液流动至硅片边缘的第二部分处，进而完成硅片边缘的第一部分的金属离子的采集操作。通过本发明实施例提供的采集装置能够只采集硅片边缘的第一部分或第二部分的金属离子，操作简单且检测结果误差小。

附图说明

图1为本发明实施例提供的常规技术方案中采集器扫描硅片表面和边缘的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的常规技术方案中采集硅片边缘金属离子的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种硅片边缘金属离子的采集装置结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种硅片边缘金属离子的采集装置结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种硅片边缘金属离子的采集方法流程示意图。

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。

在相关技术中为了实现超微量金属离子含量的测试，硅片金属离子含量测试需要用到气相分解(Vapor Phase Decomposition，VPD)和电感耦合等离子体质谱仪(Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS)两种设备，以对采集的VPD液体进行离子定量分析，其一般步骤包括：

S1、通过机械手将硅片传递至VPD腐蚀槽，同时向VPD腐蚀槽通入HF溶液蒸汽2-5分钟以去除硅片表面的氧化膜，使膜质里的金属离子游离在硅片表面；通常来说硅片表面和加热后的硅片表面都会出现一层很薄的二氧化硅膜，使用氢氟酸蒸汽作为清洗剂，厚度为10埃左右的二氧化硅膜在5min内足够被38％的高纯氢氟酸溶解掉，同时硅片经过氢氟酸清洗后，硅片表面最外层的Si几乎以H键为终端结构，表面呈疏水性，有利于VPD液滴在硅片表面滚动且不会在硅片表面形成拖尾和残留，从而确保了VPD液滴收集完整性；

S2、在ICP-MS设备的扫描平台上，通过表面金属收集系统的喷嘴吸取1ml VPD液滴在硅片表面或硅片边缘滚动来收集硅片表面的金属成分；

S3、将含有金属成分的VPD液滴雾化后进行光谱分析测试回收液中金属含量，将回收液中各金属含量减去VPD液滴中各金属含量从而计算得到硅片表面的各种金属离子的含量。

参见图1，其示出了相关技术中采集器1扫描硅片W表面和边缘的示意图。如图1所示，该采集器1主要包括：注射泵11、真空管12、外喷嘴13、内喷嘴14、密封塞15、阀门16、真空泵17以及边缘支撑件18。其中，机械手将去除表面氧化膜的硅片W背面置于有气孔的载台上并将硅片W背面吸附在载台上表面，机械臂带动取样装置1中的扫描外喷嘴13的底部与硅片W表面保持合适的距离；注射泵11将扫描液Dro注入内喷嘴14和外喷嘴13之间的空腔，真空泵17抽取内喷嘴14和外喷嘴13之间空腔中的空气以提供固定的真空，当扫描液Dro的重量与内喷嘴14和外喷嘴13之间空腔中的真空度平衡时，则真空泵17停止抽取空气。此时，扫描液Dro的一部分滴落在内外喷嘴之间空腔中，另一部分自动悬浮于内外喷嘴之间空腔外，以便于与硅片W表面接触来进行扫描，；最后按照设定扫描路线，调节扫描机械臂位置使扫描液Dro滴落在硅片W表面和边缘等不同位置区域并使得扫描液Dro在硅片W表面和边缘滚动以收集硅片W表面和边缘的金属成分，如图1中的A所示，扫描液Dro在硅片表面进行扫描，以及如图1中的B所示，扫描液Dro在硅片边缘进行扫描。

但是，如图1所示，当收集硅片边缘上部分的金属离子时，扫描液Dro会滚动至硅片边缘的下部分。具体来说如图2所示，当扫描液Dro被滴落在硅片边缘的上部分位置时，由于硅片边缘结构特性及扫描液Dro张力的作用，扫描液Dro会流动至硅片边缘的下部分位置处，使得收集到的扫描液Dro中不仅包含了硅片边缘上部分的金属离子，还包含了硅片边缘下部分的金属离子，影响了硅片边缘金属离子含量的检测精度及准确度。

基于上述阐述，本发明实施例期望提供一种硅片边缘金属离子的采集装置，以能够在整个检测过程中只收集硅片W边缘上部分或下部分的金属离子的技术方案，以提高硅片W边缘金属离子检测精度。参见图3，其示出了本发明实施例提供的一种硅片边缘金属离子的采集装置3，所述采集装置3包括：

T型隔挡组件31，所述T型隔挡组件31的竖向连接部311与硅片W边缘相抵接，横向连接部312设置有充满扫描液Dro的液滴槽3121以通过将所述扫描液Dro与所述硅片W边缘的第一部分32相接触来采集所述硅片W边缘的第一部分32的金属离子；

支撑组件33，所述支撑组件33用于支撑所述硅片W。

需要说明的是，在本发明实施例中，硅片W边缘的第一部分32仅表征硅片W边缘的上部分或下部分，并不限定为硅片W正面对应的边缘部分或硅片W背面对应的边缘部分。

对于图3所示的采集装置3，在采集过程中，将硅片W边缘的第一部分32与液滴槽3121中的扫描液Dro相接触并依靠扫描液Dro的张力作用使得扫描液Dro流动并充满硅片W边缘的第一部分32的表面，同时通过T型隔挡组件31的竖向连接部311与硅片W边缘相抵接以阻挡液滴槽3121中的扫描液Dro流动至硅片W边缘的第二部分34处，进而完成硅片边缘的第一部分32的金属离子的采集操作。通过本发明实施例提供的采集装置3能够只采集硅片W边缘的第一部分32或第二部分34的金属离子，操作简单且检测结果误差小。

对于图3所示的采集装置3，在一些可能的实施方式中，所述T型隔挡组件31中与所述硅片W相接触的部分包覆有柔性材料。可以理解地，对于T型隔挡组件31与硅片W相接触的部分均包裹有柔性材料，能够防止在与硅片W接触的过程中不会对硅片W的表面及边缘产生损伤。

对于上述实施方式，在一些示例中，所述柔性材料还被设置成能够防止所述硅片W边缘的第一部分32的扫描液Dro上溢至所述硅片W边缘的第二部分34。可以理解地，在本发明实施例，不仅通过T型隔挡组件阻挡扫描液Dro上溢，同时通过柔性材料产生密封作用以隔绝扫描液Dro上溢，从而使得最终采集的扫描液Dro中仅包含硅片W边缘的第一部分32的金属离子，进而提升了硅片W边缘金属离子的检测精度。

对于图3所示的采集装置3，在一些可能的实施方式中，所述支撑组件33中与所述硅片W相接触的部分包覆有柔性材料。

具体而言，在本发明实施例中柔性材料可以为可溶性聚四氟乙烯、聚四氟乙烯等。

对于图3所示的采集装置3，在一些可能的实施方式中，所述扫描液Dro的成分为：质量分数为0.264％～3％的HF，质量分数为4％～11.42％的H₂O₂，剩余为H₂O；其中，双氧水(H₂O₂)的质量浓度为35±1％，日本多摩化学AA-10级纯度；氢氟酸(HF)的质量浓度为38％，日本多摩化学AA-10级纯度；超纯水：电阻率≥18MΩ·cm，水质：电阻率>18.2MΩ·cm，TOC<5ppb。

对于图3所示的采集装置3，在一些可能的实施方式中，如图4所示，所述采集装置3中还包括高压气体喷嘴41，所述高压气体喷嘴41被设置成朝向所述硅片W边缘与所述T型隔挡组件31相抵接的位置喷射高压气体，以使得所述硅片W边缘的第一部分32的扫描液Dro不会上溢至所述硅片W边缘的第二部分34。为了进一步地壁面扫描液Dro上溢至硅片W边缘的第二部分34处及上表面，在具体实施过程中，在T型隔挡组件31与硅片W相抵接的上方设置有朝向硅片W与T型隔挡组件31接触位置方向的高压气体喷嘴41。

对于上述的实施方式，在一些示例中，所述高压气体喷嘴41还被设置成喷射的高压气体能够沿所述硅片W边缘的第二部分34喷射至所述硅片W与所述T型隔挡组件31相接触的位置。

对于上述的实施方式，在一些示例中，所述高压气体喷嘴41喷射的高压气体为氮气。可以理解地，高压气体喷嘴41向硅片W与T型隔挡组件31向接触的位置喷射惰性气体，不仅能够进一步避免扫描液Dro上溢，惰性气体氮气不会影响扫描液Dro中金属离子成分的变化，也就是说不会对检测结果产生影响。

参见图5，其示出了本发明实施例提供的一种硅片边缘金属离子的采集方法，所述采集方法能够应用于前述技术方案所述的采集装置3中，所述采集方法包括：

S501、将硅片下移直至所述硅片的表面与液滴槽开口相接触；

S502、移动T型隔挡组件以使得所述硅片的边缘与所述T型隔挡组件的竖向连接部相抵接，并移动支撑组件以对所述硅片进行支撑；

S503、通过所述硅片边缘的第一部分与所述液滴槽内的扫描液相接触以采集所述硅片边缘的第一部分的金属离子。

可以理解地，在硅片W边缘的金属离子采集完成后，将扫描后的扫描液雾化后进行光谱分析测试回收的扫描液中金属离子含量以及测试扫描前扫描液中金属离子含量；并将回收的扫描液中各金属离子含量减去扫描前的扫描液中各金属离子含量，从而可以计算得到硅片W边缘的各种金属离子的含量。

需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种硅片边缘金属离子的采集装置，其特征在于，所述采集装置包括：

T型隔挡组件，所述T型隔挡组件的竖向连接部与硅片边缘相抵接，横向连接部设置有充满扫描液的液滴槽以通过将所述扫描液与所述硅片边缘的第一部分相接触来采集所述硅片边缘的第一部分的金属离子；

支撑组件，所述支撑组件用于支撑所述硅片。

2.根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于，所述隔挡组件中与所述硅片相接触的部分包覆有柔性材料。

3.根据权利要求2所述的采集装置，其特征在于，所述柔性材料还被设置成能够防止所述硅片边缘的第一部分的扫描液上溢至所述硅片边缘的第二部分。

4.根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于，所述支撑组件中与所述硅片相接触的部分包覆有柔性材料。

5.根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于，所述扫描液的成分为：质量分数为0.264％～3％的HF，质量分数为4％～11.42％的H₂O₂，剩余为H₂O。

6.根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于，所述采集装置中还包括高压气体喷嘴，所述高压气体喷嘴被设置成朝向所述硅片边缘与所述T型隔挡组件相抵接的位置喷射高压气体，以使得所述硅片边缘的第一部分的扫描液不会上溢至所述硅片边缘的第二部分。

7.根据权利要求6所述的采集装置，其特征在于，所述高压气体喷嘴还被设置成喷射的高压气体能够沿所述硅片边缘的第二部分喷射至所述硅片与所述T型隔挡组件相接触的位置。

8.根据权利要求6所述的采集装置，其特征在于，所述高压气体喷嘴喷射的高压气体为氮气。

9.一种硅片边缘金属离子的采集方法，其特征在于，所述采集方法能够应用于权利要求1至8任一项所述的采集装置中，所述采集方法包括：

将硅片下移直至所述硅片的表面与液滴槽开口相接触；

移动T型隔挡组件以使得所述硅片的边缘与所述T型隔挡组件的竖向连接部相抵接，并移动支撑组件以对所述硅片进行支撑；

通过所述硅片边缘的第一部分与所述液滴槽内的扫描液相接触以采集所述硅片边缘的第一部分的金属离子。

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