一种边缘损伤纵深的计算方法及装置与流程

本发明涉及硅片的加工制造领域，特别涉及一种边缘损伤纵深的计算方法及装置。

背景技术：

通常地，硅片的制造过程为：硅晶锭的生长、晶锭的滚磨、切割、研削、研磨等的多种的工序进行加工。在对晶锭进行滚磨、切割、研削、研磨等加工工序中会导致其表面区域产生机械加工损伤。另外，随着半导体的日益高度集成化，对硅片的表面特性要求趋向高品质化，能够准确分析硅片的加工损伤深度对于提高硅片制造工程的精度是尤为重要的。但是，由于垂直研磨工艺会导致硅片出现边缘部位坍塌或破碎的现象等，现有的损伤测定方法无法测量或准确测量硅片边缘处的损伤深度，通过现有的损伤测定方法无法获得高品质的硅片，无法满足半导体的日益高度集成化的要求。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种边缘损伤纵深的计算方法及装置，以解决现有的损伤测定方法无法测定硅片边缘处的损伤深度的问题。

第一方面，为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种边缘损伤纵深的计算方法，包括：

对待检测样品的待检测表面进行n次抛光处理，使得所述待检测表面能够显现损伤界面，n为大于或等于1的整数；其中所述待检测样品是在待检测硅片上靠近边缘处沿着预设方向切割得到；

每次抛光处理后对所述待检测表面进行蚀刻处理；

根据每次所述待检测表面的蚀刻处理结果，确定所述待检测硅片的损伤纵深，所述损伤纵深为所述损伤界面到靠近所述损伤界面一侧处的边缘的垂直距离。

可选地，在所述对待检测样品的待检测表面进行n次抛光处理的步骤之前，所述方法还包括：

对待检测硅片进行热处理；

沿着预设方向在所述待检测硅片上靠近边缘处切割得到待检测样品。

可选地，所述对待检测硅片进行热处理，包括：

对所述待检测硅片进行退火处理。

可选地，所述对待检测样品的待检测表面进行n次抛光处理，包括：

提供一夹具；

所述夹具夹持所述待检测样品，使得所述待检测表面与水平面平行；

对所述待检测表面进行n次化学软抛处理。

可选地，所述每次抛光处理后对所述待检测表面进行蚀刻处理，包括：

每次抛光处理后对待检测表面进行赖特蚀刻处理。

可选地，所述根据每次所述待检测表面的蚀刻处理结果，确定所述待检测硅片的损伤纵深，包括：

每次对待检测表面抛光预设深度后，根据每次所述待检测表面的蚀刻处理结果，确定每次抛光后的损伤测量长度li，所述损伤测量长度li用于表示在所述待检测表面上所述损伤界面到靠近所述损伤界面一侧的边缘的距离，其中i表示抛光次序，n≥i≥1且i为整数。

确定每次抛光后的所述损伤层界面与所述待检测表面之间的夹角αi；

根据损伤测量长度li以及损伤层界面与待检测表面之间的夹角αi，确定每次抛光后的损伤纵深di；

根据每次抛光后的损伤纵深di，确定待检测硅片的损伤纵深d。

可选地，所述根据损伤测量长度li以及损伤层界面与待检测表面之间的夹角αi，确定每次抛光的损伤纵深di，包括：

根据以下公式确定每次抛光的损伤纵深di

di＝li*sinαi

其中，di表示第i次抛光后的损伤纵深，li表示第i次抛光后的损伤测量长度；αi第i次抛光后的损伤层界面与待检测表面之间的夹角。

可选地，所述根据每次抛光后的损伤纵深di，确定待检测硅片的损伤纵深d，包括：

根据以下公式确定待检测硅片的损伤纵深d

其中，di表示第i次抛光后的损伤纵深，n表示最大抛光次数。

第二方面，本发明实施例还提供了一种边缘损伤纵深的计算装置，包括：

抛光模块，用于对待检测样品的待检测表面进行n次抛光处理，使得所述待检测表面能够显现损伤界面的位置，n为大于或等于1的整数；其中所述待检测样品是在待检测硅片上靠近边缘处沿着预设方向切割得到；

蚀刻模块，用于每次抛光处理后对所述待检测表面进行蚀刻处理；

确定模块，用于根据每次所述待检测表面的蚀刻处理结果，确定所述待检测硅片的损伤纵深，所述损伤纵深为所述损伤界面到靠近所述损伤界面一侧处的边缘的垂直距离。

可选地，所述确定模块包括：

第一确定单元，用于每次对待检测表面抛光预设深度后，根据每次所述待检测表面的蚀刻处理结果，确定每次抛光后的损伤测量长度li，所述损伤测量长度li用于表示在所述待检测表面上所述损伤界面到靠近所述损伤界面一侧的边缘的距离，其中i表示抛光次序，i为大于或等于1的整数；

第二确定单元，用于确定每次抛光后的所述损伤层界面与所述待检测表面之间的夹角αi；

第三确定单元，用于根据损伤测量长度li以及损伤层界面与待检测表面之间的夹角αi，确定每次抛光后的损伤纵深di；

第四确定单元，用于根据每次抛光后的损伤纵深di，确定待检测硅片的损伤纵深d。

本发明的实施例具有如下有益效果：

在本发明实施例中，通过对待检测样品的待检测表面进行一次或多次抛光处理，并对抛光处理后的待检测表面进行蚀刻处理，并通过光学显微镜可以观测待检测表面的蚀刻处理结果，并根据每次所述待检测表面的蚀刻处理结果，确定所述待检测硅片的损伤纵深，所述损伤纵深可以用于表示待检测硅片边缘处的损伤深度，可以解决现有的损伤测定方法无法测定硅片边缘处的损伤深度的问题，进而可以获得高品质的硅片，以满足半导体的日益高度集成化的要求。

附图说明

图1为本发明实施例的边缘损伤纵深的计算方法的流程示意图之一；

图2为本发明实施例的待检测样品的主视图；

图3为本发明实施例的待检测样品的俯视图；

图4为本发明实施例的边缘损伤纵深的计算方法的流程示意图之二；

图5为本发明实施例的边缘损伤纵深的计算方法的流程示意图之三；

图6为本发明实施例的边缘损伤纵深的计算装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

参见图1，本发明实施例提供了一种边缘损伤纵深的计算方法，该计算方法可以用于分析计算在硅片的制造过程中磨削、切割、研削或研磨等工序所导致的硅片表面及边缘的损伤深度，且该计算方法的准确度高，其对于制造高品质的硅片具有深远的意义。该计算方法具体包括如下步骤：

步骤101：对待检测样品的待检测表面进行n次抛光处理，使得所述待检测表面能够显现损伤界面，n为大于或等于1的整数；其中所述待检测样品是在待检测硅片上靠近边缘处沿着预设方向切割得到。

在本发明实施例中，所述硅片还可以称为硅晶圆、硅晶片或晶圆等。

在一些实施方式中，可以提供一夹具；所述夹具夹持所述待检测样品，使得所述待检测表面与水平面平行；进而对所述待检测表面进行n次化学软抛处理。

其中，化学软抛处理的大致过程为：将待检测样品置于化学抛光液中，并采用软抛光垫对待检测样品进行抛光。通过对待检测表面进行化学软抛处理，可以防止在对待检测表面进行抛光的过程中引入其他多余的损伤，可以提高测量准确程度。

在本发明实施例中，所述待检测样品可以是在待检测硅片上靠近边缘处沿着待检测硅片的晶向方向切割得到，单晶硅包括：<110>、<100>和<111>三个晶向。例如：为了不破坏待检测硅片表面以及边缘处的损伤层，可以沿着<110>晶向方向对待检测硅片进行切割，进而获得如图2和图3所示的待检测样品。

需要说明的是，切割得到的待检测样品需要包含边缘处的损伤界面。可以理解的是，切割得到的待检测样品不能过小或者过大，若待检测样品过小，有可能无法包含边缘处的损伤界面；若待检测样品过大，会增加抛光处理等工艺时间。即可以在待检测硅片上切割预设尺寸的待检测样品，所述预设尺寸可以根据实际检测需要确定，例如预设尺寸可以为1cm*1cm。

步骤102：每次抛光处理后对所述待检测表面进行蚀刻处理。

在本发明实施例中，每次抛光处理后对待检测表面进行赖特蚀刻处理。其中赖特蚀刻处理的大致过程是：将待检测样品置于赖特腐蚀液40s～60s，其中赖特腐蚀液可以为60mlhf(氢氟酸)+60mlhac+60mlh2o+30ml铬酸溶液a(6.7)+30mlhno3+2gcu(no3)2·3h2o。

在本发明实施例中，参见图2和图3，所述待检测表面21与待检测硅片的轴向端面平行，对待检测表面21抛光预设深度，并对待检测表面21进行蚀刻处理，然后，可以通过光学显微镜来观测每次所述待检测表面的蚀刻处理结果。其中可以将待检测样品置于光学显微镜下，通过光学显微镜观测待检测表面预设范围w内的蚀刻结果，进而可以确定待检测表面边缘处的损伤界面22。

进一步地，为了让损伤界面能够更清晰的显现，可以在步骤101之前，对待检测硅片进行热处理，例如，对待检测硅片进行退火处理。

步骤103：根据每次所述待检测表面的蚀刻处理结果，确定所述待检测硅片的损伤纵深，所述损伤纵深为所述损伤界面到靠近所述损伤界面一侧处的边缘的垂直距离。

在本发明实施例中，通过光学显微镜可以得到所述待检测表面上的晶相图，由于损伤界面处的晶相与硅的晶相不同，即可以通过待检测表面的晶相图，确定所述损伤界面的位置以及损伤界面与靠近所述损伤界面一侧处的边缘的距离。

在本发明实施例中，通过待检测表面的蚀刻处理结果，可以确定在待检测表面上所述损伤界面到靠近所述损伤界面一侧处的边缘的距离。由于所述边缘与待检测表面之间的夹角是预设的，根据正弦定理可以求得所述损伤纵深为所述损伤界面到靠近所述损伤界面一侧处的边缘的垂直距离。

在本发明实施例中，所述损伤纵深可以用于表示待检测硅片边缘处的损伤深度，进而可以确定硅片表面的去除量来获得没有表面缺陷的硅片。

进一步地，参见图4，步骤103具体包括如下步骤：

步骤1031：每次对待检测表面抛光预设深度后，根据每次所述待检测表面的蚀刻处理结果，确定每次抛光后的损伤测量长度li，所述损伤测量长度li用于表示在所述待检测表面上所述损伤界面到靠近所述损伤界面一侧的边缘的距离，其中i表示抛光次序，n≥i≥1且i为整数。

在本发明实施例中，可以根据需要确定每次抛光的预设深度，在本发明实施例中并不具体限定预设深度的取值范围。

步骤1032：确定每次抛光后的所述损伤层界面与所述待检测表面之间的夹角αi；

在本发明实施例中，硅片的边缘形状可以由客户所给的规格来决定的。可以理解的是，所述待检测硅片的轴向端面与其边缘的夹角可以是固定的，即每次抛光后的所述损伤层界面与所述待检测表面之间的夹角αi是固定且预设。或者，通过测量得到每次抛光后的所述损伤层界面与所述待检测表面之间的夹角αi。

步骤1033：根据损伤测量长度li以及损伤层界面与待检测表面之间的夹角αi，确定每次抛光后的损伤纵深di；

进一步地，可以根据以下公式确定每次抛光的损伤纵深di

di＝li*sinαi

其中，di表示第i次抛光后的损伤纵深，li表示第i次抛光后的损伤测量长度；αi第i次抛光后的损伤层界面与待检测表面之间的夹角。

步骤1034：根据每次抛光后的损伤纵深di，确定待检测硅片的损伤纵深d。

为了缩短损伤纵深的计算时间，可以对待检测表面进行一次抛光，在抛光后对待检测表面进行蚀刻处理，可以在待检测表面显现损伤界面，并测量损伤纵深d1，并将损伤纵深d1确定为待检测硅片的损伤纵深。

为了提高计算的准确性，可以对待检测表面进行多次抛光处理，每次抛光后对其进行蚀刻处理，并确定多次抛光后的损伤纵深di求平均值，并将该平均值确定为所述待检测硅片的损伤纵深。

进一步地，可以根据以下公式确定待检测硅片的损伤纵深d

其中，di表示第i次抛光后的损伤纵深，n表示最大抛光次数。

在本发明实施例中，通过对待检测样品的待检测表面进行一次或多次抛光处理，并对抛光处理后的待检测表面进行蚀刻处理，并通过光学显微镜可以观测待检测表面的蚀刻处理结果，并根据每次所述待检测表面的蚀刻处理结果，确定所述待检测硅片的损伤纵深，损伤纵深可以用于表示待检测硅片边缘处的损伤深度，可以解决现有的损伤测定方法无法测定硅片边缘处的损伤深度的问题，进而可以获得高品质的硅片，以满足半导体的日益高度集成化的要求。

参见图5，本发明实施例还提供了另一种边缘损伤纵深的计算方法，该计算方法可以用于计算硅片的损伤纵深，该计算方法具体包括如下步骤：

步骤501：对待检测硅片进行热处理。

在本发明实施例中，为了便于显现损伤界面，可以对待检测硅片进行退火处理，例如：待检测硅片的热处理参数：在湿氧环境下，热处理温度为900℃～1100℃，热处理2小时～5小时。需要说明的是，可以根据不同成分的晶圆选取不同的热处理条件。可以理解的是，本发明实施例并不具体限定待检测硅片的热处理参数。

步骤502：沿着预设方向在所述待检测硅片上靠近边缘处切割得到待检测样品。

一般地，单晶硅包括：<110>、<100>和<111>三个晶向。在一些实施方式中，可以沿着<110>晶向方向在所述待检测硅片上靠近边缘处切割得到待检测样品。

例如：可以在所述待检测硅片上靠近边缘处切割预设尺寸的待检测样品，预设尺寸可以为1cm*1cm。

步骤503：对待检测样品的待检测表面进行n次抛光处理，使得所述待检测表面能够显现损伤界面，n为大于或等于1的整数；其中所述待检测样品是在待检测硅片上靠近边缘处沿着预设方向切割得到；

在本发明实施例中，步骤503的实施原理与步骤101相似，相似之处不再赘述。

步骤504：每次抛光处理后对所述待检测表面进行蚀刻处理；

在本发明实施例中，步骤504的实施原理与步骤102相似，相似之处不再赘述。

步骤505：根据每次所述待检测表面的蚀刻处理结果，确定所述待检测硅片的损伤纵深，所述损伤纵深为所述损伤界面到靠近所述损伤界面一侧处的边缘的垂直距离。

在本发明实施例中，步骤505的实施原理与步骤103相似，相似之处不再赘述。

在本发明实施例中，首先对检测硅片进行热处理，再对热处理后的待检测硅片进行切割得到待检测样品，通过对待检测样品的待检测表面进行一次或多次抛光处理，并对抛光处理后的待检测表面进行蚀刻处理，并通过光学显微镜可以观测待检测表面的蚀刻处理结果，并根据每次所述待检测表面的蚀刻处理结果，确定所述待检测硅片的损伤纵深，损伤纵深可以用于表示待检测硅片边缘处的损伤深度，可以解决现有的损伤测定方法无法测定硅片边缘处的损伤深度的问题，进而可以获得高品质的硅片，以满足半导体的日益高度集成化的要求。

为了解决现有的损伤测定方法无法确定硅片边缘处的损伤深度的问题，本发明实施例还提供了一种边缘损伤纵深的装置，边缘损伤纵深的装置的实施原理与图1、图4和图5所示的边缘损伤纵深的方法的实施原理相似，相似之处不再赘述。

参见图6，本发明实施例还提供了一种边缘损伤纵深的装置600，包括：

抛光模块601，用于对待检测样品的待检测表面进行n次抛光处理，使得所述待检测表面能够显现损伤界面的位置，n为大于或等于1的整数；其中所述待检测样品是在待检测硅片上靠近边缘处沿着预设方向切割得到；

蚀刻模块602，用于每次抛光处理后对所述待检测表面进行蚀刻处理；

确定模块603，用于根据每次所述待检测表面的蚀刻处理结果，确定所述待检测硅片的损伤纵深，所述损伤纵深为所述损伤界面到靠近所述损伤界面一侧处的边缘的垂直距离。

可选地，所述边缘损伤纵深的装置还包括：

热处理模块，用于对待检测硅片进行热处理；

切割模块，用于沿着预设方向在所述待检测硅片上靠近边缘处切割得到待检测样品。

可选地，所述热处理模块包括：

热处理单元，用于对所述待检测硅片进行退火处理。

可选地，所述切割模块包括：

切割单元，用于沿着<110>晶向方向在所述待检测硅片上靠近边缘处切割得到待检测样品。

可选地，所述抛光模块601包括：

夹具单元，用于提供一夹具；所述夹具夹持所述待检测样品，使得所述待检测表面与水平面平行；

抛光单元，用于对所述待检测表面进行n次化学软抛处理。

可选地，所述蚀刻模块602包括：

蚀刻单元，用于每次抛光处理后对待检测表面进行赖特蚀刻处理。

可选地，所述确定模块603包括：

第一确定单元，用于每次对待检测表面抛光预设深度后，根据每次所述待检测表面的蚀刻处理结果，确定每次抛光后的损伤测量长度li，所述损伤测量长度li用于表示在所述待检测表面上所述损伤界面到靠近所述损伤界面一侧的边缘的距离，其中i表示抛光次序，i为大于或等于1的整数；

第二确定单元，用于确定每次抛光后的所述损伤层界面与所述待检测表面之间的夹角αi；

第三确定单元，用于根据损伤测量长度li以及损伤层界面与待检测表面之间的夹角αi，确定每次抛光后的损伤纵深di；

第四确定单元，用于根据每次抛光后的损伤纵深di，确定待检测硅片的损伤纵深d。

可选地，所述第三确定单元包括：

第一确定子单元，用于根据以下公式确定每次抛光的损伤纵深di

di＝li*sinαi

其中，di表示第i次抛光后的损伤纵深，li表示第i次抛光后的损伤测量长度；αi第i次抛光后的损伤层界面与待检测表面之间的夹角。

可选地，所述第四确定单元包括：

第二确定子单元，用于根据以下公式确定待检测硅片的损伤纵深d

其中，di表示第i次抛光后的损伤纵深，n表示最大抛光次数。

在本发明实施例中，通过抛光模块601对待检测样品的待检测表面进行一次或多次抛光处理，并通过蚀刻模块602对抛光处理后的待检测表面进行蚀刻处理，并通过光学显微镜可以观测待检测表面的蚀刻处理结果，并通过确定模块603根据每次所述待检测表面的蚀刻处理结果，确定所述待检测硅片的损伤纵深，所述损伤纵深为所述损伤界面到靠近所述损伤界面一侧处的边缘的垂直距离。损伤纵深可以用于表示待检测硅片边缘处的损伤深度，可以解决现有的损伤测定方法无法测定硅片边缘处的损伤深度的问题，进而可以获得高品质的硅片，以满足半导体的日益高度集成化的要求。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。