一种去除硅片边缘氧化膜的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种去除硅片边缘氧化膜的装置及方法。该装置采用卧式结构，由上下两部分组成去边圆盘，通过卡槽固定；内部中空，填充吸水海绵吸收HF溶液；去边圆盘有凹槽，凹槽处有用于渗出HF溶液的通孔，凹槽外缠有摩擦布吸附HF溶液，通过去边圆盘外凹槽上缠有摩擦布与硅片边缘接触，使SiO2与HF发生化学反应，达到去除硅片边缘SiO2背封膜的目的。本发明专利技术的优点在于既不需要手工贴膜，又没有蒸汽去除的失败风险，还可以有效解决边缘不整齐，去除不彻底等问题，因此具有节省腐蚀原材料，风险低，操作简便，且安全可靠等特点。并配合补液系统的设计，实现了对腐蚀液的精准控制。从而提高了产品合格率，进而提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种去除硅片边缘氧化膜的装置及方法
本专利技术涉及半导体材料的制备技术，特别涉及一种去除硅片边缘氧化膜的装置及方法。
技术介绍
为了抑制衬底中的杂质在高温外延过程中挥发出来造成非主掺杂质的自掺杂，外延的衬底片，尤其是重掺衬底片一般采用背封SiO2膜的方式来避免或减少这种掺杂。而背封SiO2膜的工艺通常采用化学气相沉积法，无论背面，正面还是边缘都会生成SiO2膜。正面不需要的SiO2膜通过背面保护浸泡HF溶液的方式很容易去除，或者直接进行抛光工艺也可全部去除干净，而边缘的SiO2膜去除起来就相对复杂很多。背封工艺过程中如果边缘有SiO2残留，后面的外延过程就会作为成核中心，在边缘形成多晶，非晶，并向中心延伸，也会给硅片带来局部应力变化，从而在外延生长过程中引入位错，层错等，引起器件增加漏电流，降低栅氧化层质量，严重的可直接造成击穿。因此边缘SiO2膜的去除非常重要。到目前为止，去除边缘SiO2膜的方法主要分为两种：一种是对需要保留SiO2膜的部分进行保护，然后整体暴露在HF环境中去除SiO2膜。如果是采用HF气体，则需要用吸附或挤压的方式对背面不需要去除的部分进行保护，这种方式的最大缺点是气体环境很容易发生泄漏，一旦发生泄漏，背封膜就会全部被破坏，不仅风险高，而且不利于控制成本，也可能对操作员工造成伤害，并且无法精确控制HF去除范围。如果采用HF液体进行去边，则需要贴膜保护需要保留的部分，一般采用人工贴膜的方法，将不被HF腐蚀的圆形塑料蓝膜贴附到硅片表面，然后将其置于HF熔液中，去除边缘背封二氧化硅膜。但由于专用的圆形塑料蓝膜规格有限且成本很高，而且去除精度的控制完全取决于人工贴附圆形塑料蓝膜是否准确，对操作人员操作要求很高，生产效率低。另一种是滚轮式去边，这是当下认可度最高的去边方式，这种去边机的基本结构由HF槽，套有布袋的转轮和硅片放置架组成。HF槽在最下面，转轮在槽的上面，旋转的时候转轮上的布袋能够与槽里的HF接触，转轮旋转时沾有HF的布袋与片架上的硅片边缘摩擦接触，从而去除硅片边缘的氧化层。这种技术虽然能确保背面中央的SiO2膜不被去除，但由于该方法难以精确控制SiO2膜的去除范围，其边缘往往参差不齐，加工合格率较低。这种方式很容易在转轮旋转时将HF液体以雾状微小液滴方式甩出，且在片架所在的区域浓度最大，很容易使硅片表面的SiO2薄膜受到腐蚀。另外这种方式对工作中的HF要求也很高，去边机工作过程中为了控制HF气体的挥发导致硅片表面的SiO2薄膜受到腐蚀，有的采取安装风机不停的吹扫硅片表面，有人采取将氢氟酸液体中加入冰乙酸以降低液体反应温度减小挥发，也有的采取冰水降温的方式减少挥发。上述所有方法中还存在一个问题，就是无法精确去除晶片边缘的非圆弧部分，即都是针对圆片边缘轮廓的去除，对于定位面（参考面）位置去除效果更不理想。
技术实现思路
鉴于上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种去除硅片边缘氧化膜的装置及方法。本方法通过硅片边缘待去除部分与去除装置水平接触并低速反向旋转，在接触和摩擦过程中SiO2膜和化学试剂发生反应，并带走反应产物，实现硅片边缘氧化膜的去除。硅片的运动主要借鉴倒角机中硅片的运动方式，被真空吸盘吸住固定后，通过固定在底部的移动旋转轴与控制系统连接，实现多步连续运动。本专利技术采取的技术方案是：一种去除硅片边缘氧化膜的装置，其特征在于，所述装置为卧式结构，包括由上下两部分组成的去边圆盘和用于放置硅片的真空吸盘，上圆盘的圆周设有凸台，下圆盘的圆周设有凹槽，上圆盘的凸台嵌入到下圆盘的凹槽里，构成整体的去边圆盘；下圆盘的圆周另外还设有凹槽，该凹槽深处弧面上分布着一圈渗液通孔，组装后的去边圆盘中部形成整体凹槽，整体凹槽外部缠有摩擦布，缠有摩擦布的整体凹槽与放置在真空吸盘上的硅片在同一水平面上；上圆盘的上表面中心位置留有补液孔，该补液孔内插管道与补给用HF封闭容器连接；下圆盘的底部封闭，组装后的去边圆盘内部为中空结构，中空部分填充吸水海绵，用来吸收与SiO2膜进行反应的HF溶液；去边圆盘粘接固定在固定架上，固定架与旋转轴连接固定，旋转轴连接步进电机；所述的真空吸盘通过固定在底部的移动旋转轴与控制系统连接。本专利技术所述的上圆盘和下圆盘上分别设有连接定位结构，上圆盘上设有定位凹槽，下圆盘上设有定位凸台，通过上圆盘上的定位凹槽和下圆盘上的定位凸台卡紧固定整体的去边圆盘。本专利技术所述的去边圆盘和固定架均采用PEEK材料加工制成。本专利技术所述的一种去除硅片边缘氧化膜的方法，其特征在于，该方法有如下步骤：一、将HF溶液通入去边圆盘内，待凹槽外位置所缠绕的摩擦布润湿后停止通入HF溶液。二、取背封好的硅片吸附在真空吸盘上，将主定位面与晶片触点开关平面接触幷对齐，参照去边圆盘的外凹槽位置调整真空吸盘在X轴、Y轴、Z轴位置，使真空吸盘上的硅片与去边圆盘的外凹槽位置在同一水平面上。三、首先设定去边圆盘与真空吸盘的旋转方向互为逆旋转；然后通过控制系统界面输入晶片几何结构及硅片的运动轨迹：几何结构包括定位面数量、晶片直径、定位面长度；硅片的运动轨迹包括定位面往复次数和旋转转数。四、根据硅片边缘氧化膜厚度及去除宽度，设定去边圆盘转速为1-2r/min，真空吸盘转速为10-30r/min，真空吸盘在X轴的进给速度为1-3mm/s，参数导入后打开触点开关，开始自动去边，去边程序结束后，载有硅片的真空吸盘自动回到装片位置，手动充气卸片。五、去边结束后，用去离子水清洗干净，检测并测量边缘SiO2膜去除情况，单片硅片边缘SiO2膜去除时间为2-3min。本专利技术所述的每隔30min，观察去边圆盘外凹槽位置所缠绕的摩擦布上吸附HF溶液情况，视吸附HF溶液情况，调整HF溶液补给速度，滴入去边圆盘中的HF溶液流量控制在3-5滴/min。本专利技术所述的去边圆盘每工作4小时更换外凹槽位置缠绕的摩擦布，以去除反应产物H2O，保证HF溶液浓度和去除速率。本专利技术所述的HF溶液浓度为49%HF水溶液。本专利技术所产生的有益效果是：通过采用设计的去除硅片边缘氧化膜的装置实现了硅片边缘氧化膜的去除方法。该方法的优点在于：既不需要繁琐的贴膜保护工艺，又没有蒸汽去除挤压吸附那么高的失败风险，还可以有效解决氧化层去除交界处参差不齐，非圆弧部分去除不彻底的问题。并配合补液系统的设计，实现了对腐蚀液的精准控制。因此，本专利技术具有节省腐蚀原材料，风险低，操作简便且安全可靠等特点。从而提高了产品合格率，进而提高了生产效率。附图说明图1是本专利技术的去除硅片边缘氧化膜的装置示意图；图2是图1中上圆盘的俯视示意图；图3是图1中下圆盘的俯视示意图；图4是图3的局部放大示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：如图1至图4所示，本专利技术设计的去除硅片边缘氧化膜的装置为卧式结构，包括由上下两部分组成的去边圆盘1和用于放置硅片9的真空吸盘10，上圆盘1.1的圆周设有凸台，下圆盘1.2的圆周设有凹槽，上圆盘1.1的凸台嵌入到下圆盘1.2的凹槽里，构成整体的去边圆盘1；下圆盘1.2的圆周另外还设有凹槽，该凹槽深处弧面上分布着一圈渗液通孔7，组装后的去边圆盘1中部形成整体凹槽3，整体凹槽3外部缠有摩擦布4，缠有摩擦布4的整体凹槽3与放置在真空吸盘10上的硅片9在同一水平面上；；上圆盘1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种去除硅片边缘氧化膜的装置，其特征在于，所述装置为卧式结构，包括由上下两部分组成的去边圆盘（1）和用于放置硅片（9）的真空吸盘（10），上圆盘（1.1）的圆周设有凸台，下圆盘（1.2）的圆周设有凹槽，上圆盘（1.1）的凸台嵌入到下圆盘（1.2）的凹槽里，构成整体的去边圆盘（1）；下圆盘（1.2）的圆周另外还设有凹槽，该凹槽深处弧面上分布着一圈渗液通孔（7），组装后的去边圆盘（1）中部形成整体凹槽（3），整体凹槽（3）外部缠有摩擦布（4），缠有摩擦布（4）的整体凹槽（3）与放置在真空吸盘（10）上的硅片（9）在同一水平面上；上圆盘（1.1）的上表面中心位置留有补液孔（2），该补液孔内插管道与补给用HF封闭容器连接；下圆盘（1.2）的底部封闭，组装后的去边圆盘（1）内部为中空结构，中空部分填充吸水海绵（8），用来吸收与SiO2膜进行反应的HF溶液；去边圆盘（1）粘接固定在固定架（5）上，固定架（5）与旋转轴（6）连接固定，旋转轴（6）连接步进电机；所述的真空吸盘（10）通过固定在底部的移动旋转轴（11）与控制系统连接。

【技术特征摘要】
1.一种去除硅片边缘氧化膜的装置，其特征在于，所述装置为卧式结构，包括由上下两部分组成的去边圆盘（1）和用于放置硅片（9）的真空吸盘（10），上圆盘（1.1）的圆周设有凸台，下圆盘（1.2）的圆周设有凹槽，上圆盘（1.1）的凸台嵌入到下圆盘（1.2）的凹槽里，构成整体的去边圆盘（1）；下圆盘（1.2）的圆周另外还设有凹槽，该凹槽深处弧面上分布着一圈渗液通孔（7），组装后的去边圆盘（1）中部形成整体凹槽（3），整体凹槽（3）外部缠有摩擦布（4），缠有摩擦布（4）的整体凹槽（3）与放置在真空吸盘（10）上的硅片（9）在同一水平面上；上圆盘（1.1）的上表面中心位置留有补液孔（2），该补液孔内插管道与补给用HF封闭容器连接；下圆盘（1.2）的底部封闭，组装后的去边圆盘（1）内部为中空结构，中空部分填充吸水海绵（8），用来吸收与SiO2膜进行反应的HF溶液；去边圆盘（1）粘接固定在固定架（5）上，固定架（5）与旋转轴（6）连接固定，旋转轴（6）连接步进电机；所述的真空吸盘（10）通过固定在底部的移动旋转轴（11）与控制系统连接。2.根据权利要求1所述的一种去除硅片边缘氧化膜的装置，其特征在于，所述的上圆盘（1.1）和下圆盘（1.2）上分别设有连接定位结构，上圆盘（1.1）上设有定位凹槽（1.11），下圆盘（1.2）上设有定位凸台（1.21），通过上圆盘（1.1）上的定位凹槽（1.11）和下圆盘（1.2）上的定位凸台（1.21）卡紧固定整体的去边圆盘（1）。3.根据权利要求1所述的一种去除硅片边缘氧化膜的装置，其特征在于，所述的去边圆盘（1）和固定架（5）均采用PEEK材料加工制成。4.一种采用如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：索开南，杨洪星，张伟才，庞炳远，王雄龙，杨静，徐聪，何远东，陈晨，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十六研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12