用于监测晶片洗涤液中金属杂质浓度的方法技术

一种用于测定硅片洗涤液中痕量碱金属或碱土金属杂质的方法，上述洗涤液保持连续流过浴槽（８）。该方法包括连续地将洗涤液流中的其中一部分洗涤液输送到样品池（１）中并通过该样品池（１）。然后抽取（４１）并分析（４）该溶液的样品，以便测定洗涤浴液中痕量碱金属、碱土金属或过渡金属杂质的浓度。另外，可以在洗涤液中杂质浓度与实验上确定的相关性之间进行比较，以便确定硅片表面上的杂质浓度是否超过约１×１０↑［１０］原子／ｃｍ↑［２］。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术的方法在总体上涉及硅片的洗涤。更特别地，本专利技术涉及一种用于连续地取样和分析硅片洗涤浴液的方法，以便测定其中所含的碱金属、碱土金属和过渡金属的浓度。适用于制造集成电路的半导体晶片，是通过从单晶硅锭切成薄晶片来生产。切片之后，晶片经受一种研磨加工(lapping process)，以便赋予它们稍微均匀的厚度。然后将晶片腐蚀，以便清除损伤并产生一平滑表面。在常规晶片成形加工中，下一步骤是抛光步骤，以便在晶片的至少其中之一面上产生高反射和无损伤的表面。这是因为在抛光的表面，进行电器件的制造。在硅片生产过程中的各个阶段处，如随着抛光步骤之后，使晶片受到洗涤处理，以便除去在晶片表面上存在的各种污染物，诸如有机物和其它微粒污染物。典型的是通过将晶片插入一系列化学浴槽(Chemical bath)中几分钟，来达到除去这些污染物，上述化学浴槽起溶解微粒的作用。然而，尽管这种标准的洗涤方法一般在除去表面微粒时是成功的，但它也起到用洗涤浴槽中存在的金属杂质污染晶片表面的作用。在抛光之后，硅片典型地具有很低的金属杂质表面浓度。例如，晶片可以具有低至约0.1×1010原子/cm2的表面浓度。相反，在这些晶片经受要求除去微粒污染物标准的洗涤处理之后，其中许多金属杂质的表面浓度增加到高达约2.5×1010原子/cm2。这种晶片表面的二次污染是由于晶片在插入洗涤浴液之前，这些溶液中金属杂质的浓度要比晶片表面上这些杂质的浓度高得多。晶片表面上金属杂质的存在，可以起到大大降低用晶片制成的集成电路品质和性能的作用。结果，集成电路制造者持续将越来越严格的限制放在这些杂质的表面浓度上。例如，可能在未来5年内，集成电路制造者将要求金属杂质的表面浓度低达约0.25×1010原子/cm2。因此，重要的是防止这种晶片表面的二次污染。防止晶片表面的二次污染，意味着必须将晶片洗涤液制备成具有比现有这些金属低得多的浓度。为了制备这些洗涤液，必须鉴别和消除这些杂质的来源。这意味着，在制备一种特定洗涤液时，所用的每种试剂都必须进行分析，并测定这些金属的浓度。然而，成功地鉴别金属杂质来源与所得到的分析数据的准确度和可靠性有关。此外，由于甚至很低的金属含量范围都会造成晶片表面污染，所以分析方法的灵敏度也很关键。按惯例，已经通过采用人工取样技术监测了一种洗涤浴液中金属杂质的类型和浓度，上述人工取样技术通常称之为“脱线”取样法，其中操作人员收集洗涤浴液的样品。然后将样品转移到实验室中供分析用。然而，对这种洗涤浴液的“脱线”取样和分析方法，有若干缺点。这种脱线法的其中一个缺点是，它易于带进外部来源中的附加污染物。例如，人体与样品接触常常导致带进金属污染物如铝、铁、钙和钠。此外，装收集的样品所用的小瓶或容器，及移液管或其它用来收集样品的取样装置，典型地不能充分地洗净来避免将外部污染物带入样品。结果，经验表明，它一般不能准确而可再现地检测其含量范围低于约万亿分之一百(100 parts per trillion(ppt))的金属浓度。除了难以得到准确而可再现的结果之外，由于可能有外部污染，所以这种脱线法也缺少为准确地检测低于约100ppt金属浓度所必需的灵敏度。因为这种常规方法缺少检测这种低浓度金属存在的能力，所以即使根据这种由常规分析所得的结果，溶液似乎是合格的，但晶片仍然可能被金属杂质污染。同样，这种不良灵敏度也使它难以测定这些杂质的来源。这种脱线法的另一个缺点是，对实验室来说，为完成样品分析并将结果提供给晶片生产区中负责晶片洗涤的那些人员，可能要花若干小时的时间。在这段时间里(in the interum period)，如果晶片洗涤继续进行，则最终发现受污染的浴槽可能已生产出数以百计的不合格晶片；当这种情况出现时，则在可能进行进一步处理之前，必须将晶片收回并再次洗涤。为了避免出现这些问题，当操作人员等分析结果时，可以停止使用洗涤浴槽。不论发生哪种情况，由于带进这种不必要的延时，其净效果(net effect)都是使生产成本增加和洗涤处理的总效率降低。为了避免既耗费时间又可能是高成本的脱线实验室取样和分析的方法，常规做法是在一预定的时间周期，如约每2-6小时之后，简单地弃去洗涤液。然而，决定洗涤浴液使用寿命的许多变量，其中包括化学试剂的品质、处理水的品质、及为防止操作人员污染所采取的措施等，这种方法都没有考虑。因此，在没有利用对金属杂质进行分析的情况下，浴液的其中一部分使用寿命似乎是浪费了。在必须弃去溶液之前就将溶液弃去，还由于损失了化学药品而增加生产成本，并且必须处理和除去的废液量增加。鉴于上述情况，必须继续有测定晶片洗涤液中金属杂质浓度的方法，该方法不会延误晶片的洗涤，不会污染样品，并且能可靠、可再现、和准确的检测含量范围远低于100ppt的这类杂质。因此，概括地说，本专利技术目的在于一种用于测定硅片洗涤液中金属杂质浓度的方法，同时该溶液保持连续地流过洗浴槽。方法包括将上述液流中其中一部分洗涤浴液连续地输送到样品池中并穿过该样品池。然后从样品池中抽取溶液样品并进行分析，以便测定洗涤浴液中痕量碱金属、碱土金属或过渡金属杂质的浓度。本专利技术再一个目的在于一种方法，该方法用于测定硅片表面上的金属杂质浓度是否超过合格界限。方法包括将硅片浸入洗涤液中，该洗涤液保持连续流经浴槽。将这种液流其中一部分连续地输送到样品池并穿过该样品池。然后从样品池中抽取溶液样品并进行分析，以便测定洗涤浴液中碱金属、碱土金属或过渡金属杂质的浓度。然后在洗涤液中的杂质浓度与实验确定的相互关系之间进行比较，以便确定硅片表面上的杂质浓度是否超过约1×1010原子/cm2。本专利技术的另一些目的和特点一部分是显而易见的，而一部分将在下面指出。图2是一种样品收集器或样品池优选实施例的透视图。图3是沿着图2中线段3-3的平面所作的剖视图。图4是沿着图2中线段4-4的平面所作的剖视图。图5是曲线图，它示出SC-2洗涤浴液中钠浓度的对数值与大量硅片表面上钠浓度的对数值减10二者之间的相关性(correlation)。图6是曲线图，它示出SC-2洗涤浴液中镍浓度的对数值与大量硅片表面上镍浓度的对数值减10二者之间的相关性。在所有附图中相应的标号表示相应的部件。按常规，是通过在一系列洗涤浴液中，将晶片在其中每个洗涤浴液中浸泡几分钟，来从单晶硅片的表面除去有机物和其它的微粒污染物。遗憾的是，尽管此方法在除去这类污染物时是成功的，但它也造成各洗涤液中所含的金属杂质沉积在晶片的表面上。本专利技术的方法提供一种更准确而始终如一地鉴别这些杂质其中一个或多个来源的方式，以便能够消除它们，这样就提供用其制备基本上没有这些杂质的洗涤液的手段。例如，在试剂用于洗涤液中之前，可以用本方法直接测试它们，因此有助于基本上没有金属的溶液(亦即，具有金属浓度低于约100ppt的溶液，优选的是低于约50ppt、更优选的是低于约25ppt、还更优选的是低于约10ppt、而最优选的是低于约1ppt的溶液)。此外，一旦这些洗涤液制备好了，则本专利技术的方法提供用其连续地监测使用中的其中每种洗涤液的手段，以便更始终如一而有效地测定诸如碱金属、碱土金属或过渡金属等这类金属杂质的浓度。以这种方式，使用特定的洗涤液，一旦它变成不合格地被污染，则可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于测定硅片洗涤液中金属杂质浓度的方法，上述清洗液保持连续的流经洗涤浴槽，该方法包括：连续地从上述液流中将其中一部分洗涤浴液输送到样品池并通过该样品池；从样品池中抽取洗涤液样品；和分析抽取的样品，以便测定洗涤浴液中痕量碱金属、碱 土金属或过渡金属杂质的浓度。

【技术特征摘要】
US 1998-6-8 09/093,4351．用于测定硅片洗涤液中金属杂质浓度的方法，上述清洗液保持连续的流经洗涤浴槽，该方法包括连续地从上述液流中将其中一部分洗涤浴液输送到样品池并通过该样品池；从样品池中抽取洗涤液样品；和分析抽取的样品，以便测定洗涤浴液中痕量碱金属、碱土金属或过渡金属杂质的浓度。2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，抽取样品供分析的痕量碱金属、碱土金属或过渡金属杂质是从这组金属中挑选出来的，这组金属主要包括钠、镍、铁、铜、铝、锌、钙、钛、钾、钴、铬、钼和锰。3．如权利要求1所述的方法，其特征在于，抽取样品的分析是自动进行的。4．如权利要求1所述的方法，其特征在于，样品池最接近分析仪器，因此可以抽取和分析样品而不用将样品池转移到分析仪器。5．如权利要求1所述的方法，其特征在于，样品是以约5-约10分钟的间隔从样品池中抽取出来并进行分析。6．用于测定硅片表面上金属杂质浓度是否...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克J莫里，拉里W夏夫，菲利普R施密特，
申请(专利权)人：MEMC电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]