[发明专利]晶圆表面局部定位采样方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种亲水面、疏水面晶圆表面局部定位采样方法，特别涉及一种采用气相包裹法对亲水面、疏水面晶圆的局部定位采样方法。

背景技术

半导体制造中常常发生晶圆表面局部污染，导致这些局部面上的IC品质不良甚至报废。因此，晶圆表面局部采样将成为半导体制造中保障品质的一项重要措施。以往的浸泡采样法把整片晶圆浸泡在纯水或药剂中采样，对整块晶圆中不需要采样的部分也进行了采样，采样精度低、效率差，而且需要消耗较多的纯水或药剂，对采样后废液进行处理需要花费额外的成本。本发明提出了一种局部定位采样方法，可以适用于亲水性、疏水性表面晶圆。迄今为止，局部采样方法要求晶圆表面具备完全疏水性，对于未经处理100％亲水性表面的晶圆或者具有部分表面亲水性的晶圆，这种局部定位采样方法并不适用。在使用疏水面晶圆的局部定位采样方法时，亲水采样药剂液滴和疏水性晶圆表面接触，采样液滴在晶圆表面不浸润，可以完成采样任务并且被回收。当亲水采样药剂液滴和亲水性晶圆表面接触时，采样液滴在晶圆表面铺展，使采样任务无法进行下去，并且采样后的采样液滴无法回收，导致采样失败。

发明内容

针对亲水性晶圆表面采样技术难题，本发明提出一种新颖的气相包裹法，在亲水面晶圆进行采样时，可以避免采样药剂液滴在晶圆表面不受限制铺展导致采样失败和采样液滴无法回收的问题。这样可以使用微量的采样液滴，达到对亲水面、疏水面晶圆特定微表面进行采样的目的。

为解决亲水性、疏水性表面采样技术问题，本发明设计了如下的技术方案：

设计了一种特殊的定位采样触头，在触头内部安装采样液输出管道、外部周围加上一个有空隙的套管，在内外部之间的缝隙中注入高速气体。当高速气体接触到晶圆表面时，会向四周发散形成一堵气墙。内部管道输出的采样药剂液滴在亲水面晶圆表面进行采样时，在气体的阻隔作用下采样液滴无法在晶圆表面完全铺展，就好像被气体包裹起来了一样。当触头平行移动的时候，气体包裹推动中心采样液滴随着采样触头移动。采样液滴在采样过程中始终保持液滴状结构完成特定微表面的采样任务，最后采样液滴被回收。这样，即使晶圆表面不是100％的疏水面时，当采样液滴遇到局部亲水面时采样液滴也保持液滴形状进行移动，最后完成采样任务并且可以被回收。当确定晶圆表面为100％疏水性表面时，无须注入高速气体。利用这一方法，输出采样液，精确控制触头的移动即可成功地对亲水面、疏水面晶圆进行局部定位采样。

采样区域如图1所示。晶圆表面受污染区域无论正方形、矩形、弧形、环形、扇形、圆形的各种形状、分布区域和面积大小都可以进行指定采样。

以往利用浸泡采样法，就是把晶圆浸泡在装有纯水尼龙袋中进行采样，需要使用百毫升级的纯水，并且，晶圆背面和端面的污染物混入采样液中，导致分析精度下降，无法反映晶圆表面污染的真实状况。

本发明精确局部采样使用100-200微升/次采样药剂，是以往采样方法用量的千分之几，采样无交叉污染，分析精度可以提高2位数，而且，可以实现对有机物的采样。

根据实物测量，一次采样可以采集晶圆表面80％的污染物，3次采样几乎可以采集晶圆表面90％以上的污染物。其中，金属污染物包括：Li、Be、Na、Mg、Al、K、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Y、Ag、Cd、Ba、Pb、Bi、Ce；非金属离子污染物包括：F^-、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-、NH₄⁺；分析精度达到ICP-MS检测的下限值0.5X10⁹atoms/cm²。

附图说明

以下对照附图描述本发明的实施例，附图中所示：

图1是正方形或矩形区域采样模式示意图，

图2是弧形区域采样模式示意图

图3是定位采样触头结构与液滴流向示意图

定位采样触头1、高速气体2、采样液输出管道3、采样液回收管道4、气体导管5

具体实施方式：

本发明具体采用如下方式对半导体晶圆表面进行局部定位采样：