用于检测硅片表面损伤层深度的方法和系统与流程

本公开涉及半导体加工制造，具体地，涉及用于检测硅片表面损伤层深度的方法和系统。

背景技术：

1、在硅片制造过程中，例如滚磨、切片、研磨、抛光的机械加工过程会不可避免地在硅片表面引入机械损伤。这些机械损伤破坏了原有的单晶层，如不能及时去除会对后续加工工艺生产的产品的质量造成不利影响。在这种情况下，需要能够准确测量出机械损伤的深度，以便据此确定后续工序中去除损伤层时所涉及的去除量等参数。

2、已知这种机械损伤的深度较小，不易靠诸如显微镜、红外光谱仪之类的现有设备直接准确检测出具体深度，目前，经常采用例如“角度抛光法”来进行检测。在角度抛光法中，需要先将硅片按其解理方向分裂成多片以作为测量样片，然后以一斜角对该测量样片进行角度抛光以形成斜面，并利用腐蚀液对该斜面进行刻蚀，以使该硅片表面损伤能够在该斜面上更好地显现出来，这里，角度抛光起到相当于“放大器”的作用，通过利用显微镜测量出损伤在该斜面上的长度并乘以该抛光角度的正弦值，便可以得出损伤层的深度。

3、然而，上述“角度抛光法”需要首先将硅片分裂成多个小的样片才能进行后续检测，并且在检测中，还须对样片进行竖立、抛光、刻蚀等操作，这导致该检测是有损的，由此产生较高成本，而且整个操作流程也比较复杂，由此造成检测时间较长，不利于及时将检测结果反馈到生产前端以便根据该检测结果进行产品质量的调整。

技术实现思路

1、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。

2、本公开的一个目的在于提供一种能够减小检测成本的用于检测硅片表面损伤层深度的方法。

3、本公开的另一目的在于提供一种能够缩短检测时间的用于检测硅片表面损伤层深度的方法。

4、为了实现上述目的中的一个或多个，根据本公开的一个方面，提供了一种用于检测硅片表面损伤层深度的方法，其包括：

5、沿直径方向对硅片进行解理以获得半圆形的硅片部分；

6、使用激光束对硅片部分的解理面的邻近直径边的侧部进行照射；

7、在激光束经由侧部的被照射的部位发生反射的反射方向上对被照射的部位进行拍摄；以及

8、对拍摄形成的图像进行分析以获得硅片的表面在该部位处的损伤层深度。

9、在上述用于检测硅片表面损伤层深度的方法中，使用激光束对硅片部分的解理面的邻近直径边的侧部进行照射可以包括使用激光束沿垂直于解理面的方向对该部位进行照射。

10、在上述用于检测硅片表面损伤层深度的方法中，使用激光束对硅片部分的解理面的邻近直径边的侧部进行照射可以包括使用激光束对侧部的多个部位进行照射。

11、在上述用于检测硅片表面损伤层深度的方法中，所述多个部位可以相对于硅片部分的圆心对称地分布。

12、在上述用于检测硅片表面损伤层深度的方法中，激光束能够与解理面在与直径边平行的方向上相对移动，使得激光束能够对整个侧部进行照射。

13、在上述用于检测硅片表面损伤层深度的方法中，沿直径方向对硅片进行解理可以包括在直径方向上沿晶向<110>对硅片进行解理。

14、在上述用于检测硅片表面损伤层深度的方法中，沿直径方向对硅片进行解理可以包括在解理过程中向解理面吹氮气以防止杂质附着在解理面上。

15、在上述用于检测硅片表面损伤层深度的方法中，激光束可以被聚焦成使得在照射到侧部时呈微米级的光斑。

16、根据本公开的另一方面，提供了一种用于检测硅片表面损伤层深度的系统，其包括：

17、解理单元，其用于沿直径方向对硅片进行解理以获得半圆形的硅片部分；

18、照射单元，其用于使用激光束对硅片部分的解理面的邻近直径边的侧部进行照射；

19、拍摄单元，其用于在激光束经由侧部的被照射的部位发生反射的反射方向上对被照射的部位进行拍摄；以及

20、处理单元，其用于对拍摄形成的图像进行分析以获得硅片的表面在该部位处的损伤层深度。

21、在上述用于检测硅片表面损伤层深度的系统中，还可以包括移动单元，其用于使照射单元和拍摄单元能够相对于解理面在与直径边平行的方向上同步移动。

22、根据本公开的检测方法，通过对半圆形的硅片部分的解理面进行激光束照射并利用明暗区的识别来确定硅片表面损伤层的深度。该方法仅需将硅片裂解成两个半圆形的硅片部分并选择一个进行检测即可，不用将硅片解理成许多小片，因此减小了对硅片的损坏，而另一个半圆形的硅片部分还可以再被回收利用，因此也减小了检测成本。此外，本公开的检测方法所使用的解理程序相对更少，不用进行抛光、刻蚀等操作，因此整个操作流程更加简单，检测时间更短，而且不用进一步解理即可进行多位置检测，也进一步缩短了检测时间，由此有利于及时将检测结果反馈到生产前端以便根据该检测结果进行产品质量的调整。

23、通过以下结合附图对本公开的示例性实施方式的详细说明，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将更加清楚。

技术特征：

1.一种用于检测硅片表面损伤层深度的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于检测硅片表面损伤层深度的方法，其特征在于，所述使用激光束对所述硅片部分的解理面的邻近直径边的侧部进行照射包括使用所述激光束沿垂直于所述解理面的方向对所述部位进行照射。

3.根据权利要求1或2所述的用于检测硅片表面损伤层深度的方法，其特征在于，所述使用激光束对所述硅片部分的解理面的邻近直径边的侧部进行照射包括使用所述激光束对所述侧部的多个部位进行照射。

4.根据权利要求3所述的用于检测硅片表面损伤层深度的方法，其特征在于，所述多个部位相对于所述硅片部分的圆心对称地分布。

5.根据权利要求1或2所述的用于检测硅片表面损伤层深度的方法，其特征在于，所述激光束能够与所述解理面在与所述直径边平行的方向上相对移动，使得所述激光束能够对整个所述侧部进行照射。

6.根据权利要求1或2所述的用于检测硅片表面损伤层深度的方法，其特征在于，所述沿直径方向对硅片进行解理包括在直径方向上沿晶向<110>对所述硅片进行解理。

7.根据权利要求1或2所述的用于检测硅片表面损伤层深度的方法，其特征在于，所述沿直径方向对硅片进行解理包括在解理过程中向所述解理面吹氮气以防止杂质附着在所述解理面上。

8.根据权利要求1或2所述的用于检测硅片表面损伤层深度的方法，其特征在于，所述激光束被聚焦成使得在照射到所述侧部时呈微米级的光斑。

9.一种用于检测硅片表面损伤层深度的系统，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的用于检测硅片表面损伤层深度的系统，其特征在于，还包括移动单元，其用于使所述照射单元和所述拍摄单元能够相对于所述解理面在与所述直径边平行的方向上同步移动。

技术总结
本公开涉及用于检测硅片表面损伤层深度的方法和系统，该方法包括：沿直径方向对硅片进行解理以获得半圆形的硅片部分；使用激光束对硅片部分的解理面的邻近直径边的侧部进行照射；在激光束经由侧部的被照射的部位发生反射的反射方向上对被照射的部位进行拍摄；以及对拍摄形成的图像进行分析以获得硅片的表面在该部位处的损伤层深度。通过该方法和系统，减小了检测成本并缩短了检测时间。

技术研发人员：衡鹏
受保护的技术使用者：西安奕斯伟材料科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12