一种去除硅片边缘氧化膜的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种去除硅片边缘氧化膜的方法及装置，属于半导体硅片生产领域，一种去除硅片边缘氧化膜的方法，包括应用于二氧化硅膜背封半导体硅片，所述背封半导体硅片衬底包括单晶硅片衬底与二氧化硅膜，所述二氧化硅膜通过化学气相沉积生长在单晶硅片衬底背面，所述方法，包括如下步骤：A、首先准备一耐酸多孔材料，然后在化学刻蚀槽中配制好化学刻蚀溶液，通过计量泵注入一定量的刻蚀液在多孔材料中，注入完成后静置一定时间使多孔材料内部完全吸附刻蚀液。本申请提供的边缘氧化膜去除方法简单、对设备要求较低，减少了人工参与的同时提高了生产效率，利用多孔材料的吸附性能降低去边渗液的风险。低去边渗液的风险。低去边渗液的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种去除硅片边缘氧化膜的方法及装置


[0001]本专利技术涉及半导体硅片生产领域，更具体地说，涉及一种去除硅片边缘氧化膜的方法及装置。

技术介绍

[0002]半导体硅片衬底制备过程中的背封技术是指在衬底硅片背面沉积一层高纯二氧化硅膜。该工艺可以对硅片衬底背面的杂质起到封闭作用，是降低后续外延工艺过程中自掺杂效应的方法之一。二氧化硅膜通常通过化学气相沉积(CVD)进行生长，虽然CVD过程中只对硅片背面进行沉积，但是反应气体扩散也导致正面及倒角面上也会有薄膜的生成。由于CVD沉积工艺过程造成的倒角面、硅片正面以及边缘的残留都可能成为外延生长过程中的成核中心，在边缘形成多晶、非晶从而影响了外延质量。因此，要求后续的去边工艺能按照不同产品的需求去除边缘一定范围的氧化膜。
[0003]目前的去边工艺主要使用的是背面贴膜法或半自动/全自动去边机。背面贴膜法虽然对设备要求不高，但是人为因素影响较大，较易出现去边渗液、划伤等问题；半自动或全自动去边法虽然可以减少人工的残余，但也存在着设备、耗材昂贵、生产效率低的问题，因此，大量的研究人员提出了很多创新型的工艺。例如，专利CN201210508287提供了一种点滴式硅片边缘二氧化硅的去除方法；专利CN202111048736.2提供了一种防渗液的去边工艺；专利CN201110420551提供了一种用HF和冰乙酸配制的腐蚀液去除晶圆边缘氧化膜的方法；CN202120913817公开了一种用于硅片的自动去边机。虽然上述方法能在一些特定的条件下解决一部分的问题，但目前公开的技术也都存在着各自的问题，例如去边渗液、生产效率低、不同规格产品间适应性差等问题，所以我们提出了一种去除硅片边缘氧化膜的方法及装置来解决上述存在的问题。

技术实现思路

[0004]1.要解决的技术问题
[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种去除硅片边缘氧化膜的方法及装置，可以有效地去除硅片正面、倒角面及边缘的氧化膜。解决了背封硅片去边渗液的问题，并且该方法生产效率高、设备简单、成本低廉。
[0006]2.技术方案
[0007]为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。
[0008]一种去除硅片边缘氧化膜的方法，包括应用于二氧化硅膜背封半导体硅片，所述背封半导体硅片衬底包括单晶硅片衬底与二氧化硅膜，所述二氧化硅膜通过化学气相沉积生长在单晶硅片衬底背面，所述方法，包括如下步骤：
[0009]A、首先准备一耐酸多孔材料，然后在化学刻蚀槽中配制好化学刻蚀溶液，通过计量泵注入一定量的刻蚀液在多孔材料中，注入完成后静置一定时间使多孔材料内部完全吸附刻蚀液；
[0010]B、机械手
‑
I将待加工硅片从花篮取出放置于待加工硅片载台，硅片背封面朝上；
[0011]C、机械手
‑
II通过下方的真空吸盘吸附硅片背面并抓取硅片，机械手
‑
II抓取硅片运动至多孔材料正上放，并施加压力使硅片正面压缩多孔材料，多孔材料压缩变形使得内部的化学刻蚀溶液通过多孔材料的孔洞与硅片正面、正面倒角面及边缘接触；
[0012]D、通过多孔材料下方旋转基座的低速转动使多孔材料转动，在硅片
‑
多孔材料的机械摩擦以及HF化学刻蚀共同作用下去除硅片正面、正面倒角面和边缘的氧化膜；
[0013]E、氧化膜去除完成后机械手
‑
II缓慢上升提起硅片放置于冲淋机构中冲洗硅片表面以除去残余的刻蚀液；
[0014]F、冲洗完成后，机械手
‑
II再次提起硅片并将硅片放置于已加工硅片载台上，通过机械手
‑Ⅲ
将硅片从载台转移至已加工硅片花篮中，待加工完成后取出花篮进行甩干，边缘氧化膜去除过程完成。
[0015]进一步的，所述多孔材料是由耐酸的高分子材料制备，例如聚氨酯海绵等，其有益效果是可以保证多孔材料不被刻蚀液腐蚀，延长使用寿命。
[0016]进一步的，所述多孔材料外形为一圆柱体结构，其直径为5～50cm，厚度2～10cm，其有益效果是多孔材料的厚度保证了对腐蚀液有较大的吸附量，同时可以在对硅片施加压力时可以更容易将硅片嵌入多孔材料，保证去除效果的同时防止了渗液。
[0017]进一步的，所述多孔材料的压缩模量在0.5～5Pa之间，其有益效果是，压缩模量的大小决定了施加压力部分的变形量的大小，合适的的压缩模量可以确保在较小的压力下即可将硅片压入多孔材料中，此时硅片正面、正面倒角面和边缘与多孔材料可以与多孔材料完全接触，而多孔材料未被压缩部分不发生变形因此不与硅片背面接触。
[0018]进一步的，所述刻蚀液注入量与多孔材料体积成正比，刻蚀液注入量范围在多孔材料饱和吸附量的20％～60％，其有益效果是，较小的吸附量既可以保证硅片与多孔材料接触部分内部有足量地刻蚀液又能防止多孔材料因形变过大而发生渗液。
[0019]进一步的，所述化学刻蚀溶液为HF，也可以是HF和CH3COOH或HF和NH4F的混合溶液，其中HF的浓度为0.5～10％，其有益效果是，HF和CH3COOH或HF和NH4F可以作为缓蚀剂减缓刻蚀过程，保证刻蚀地均匀性。
[0020]进一步的，机械手的真空吸盘形状与需要去除边缘产品形状相同，其整体尺寸略小待去边硅片，其有益效果是，既可以保证真空吸盘对硅片地吸附力又能防止因加压而导致地硅片弯曲或翘曲变形。
[0021]进一步的，机械手通过施加压力挤压多孔材料变形幅度<20％，在达到设定变形幅度后机械手停止向下移动，其有益效果是，可以保持硅片正面、正面倒角面和边缘与多孔材料内刻蚀液地持续接触。
[0022]进一步的，机械手到达固定位置后，多孔材料在其下方载台的带动下进行低速旋转，转动速度在5～10转/分之间，其有益效果是，较低地转速可以提供机械擦除力，更有利于彻底去除氧化膜。
[0023]进一步的，所述喷淋机构包括喷头，及HF储液槽，喷淋液为纯水，其有益效果是，通过纯水喷淋可以去除硅片表面残余地刻蚀液，防止硅片的进一步腐蚀而形成斑迹。
[0024]一种去除硅片边缘氧化膜的装置，包括主体支架，机械手，腐蚀机构，冲淋机构。
[0025]进一步的，所述主体支架包括外部保护罩和主体基板；所述外部保护罩连接外部
气体循环系统用于及时清除挥发的刻蚀液；所述主体基板上设置有花篮限位槽，可以安装4～8英寸硅片花篮。
[0026]进一步的，所述机械手包括机械手
‑
I、机械手
‑Ⅲ
和机械手
‑
II；所述机械手
‑
II可以左右及上下运动并通过真空吸盘将硅片从待硅片载台抓取、下压硅片在多孔材料上部、抓取硅片进行冲淋、将硅片放回硅片载台；所述机械手
‑
II通过真空吸盘抓取硅片，真空吸盘下方装有与硅片形状相似但大小不同的橡胶圈，橡胶圈之间设置有气孔。
[0027]进一步的，所述腐蚀机构包括HF本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种去除硅片边缘氧化膜的方法，其特征在于：包括应用于二氧化硅膜背封半导体硅片，所述背封半导体硅片衬底包括单晶硅片衬底与二氧化硅膜，所述二氧化硅膜通过化学气相沉积生长在单晶硅片衬底背面，所述方法，包括如下步骤：A、首先准备一耐酸多孔材料(7)，然后在化学刻蚀槽中配制好化学刻蚀溶液，通过计量泵注入一定量的刻蚀液在多孔材料(7)中，注入完成后静置一定时间使多孔材料(7)内部完全浸润刻蚀液；B、机械手
‑
I(10)将待加工硅片从花篮(9)取出放置于待加工硅片载台(11)，硅片背封面朝上；C、机械手
‑
II(3)通过下方的真空吸盘(4)吸附硅片背面并抓取硅片，随后运动至多孔材料(7)正上放，并施加压力使硅片正面压缩多孔材料(7)，多孔材料(7)因压缩变形而使得内部的化学刻蚀溶液通过多孔材料的孔洞与硅片正面、正面倒角面及边缘接触；D、通过多孔材料(7)下方旋转基座(6)的低速转动带动多孔材料(7)转动，在硅片
‑
多孔材料(7)的机械摩擦以及化学刻蚀的共同作用下去除硅片正面、正面倒角面和边缘的氧化膜；E、氧化膜去除完成后机械手
‑
II(3)缓慢上升提起硅片放置于冲淋机构(8)中冲洗硅片表面以除去残余的刻蚀液；F、冲洗完成后，机械手
‑
II(3)再次提起硅片并将硅片放置于已加工硅片载台(12)上，通过机械手
‑
III(13)将硅片从已加工硅片载台(12)转移至已加工硅片花篮(14)中，待加工完成后取出花篮进行甩干，边缘氧化膜去除过程完成。2.根据权利要求1所述的一种去除硅片边缘氧化膜的方法，其特征在于：所述多孔材料(7)是由耐酸的高分子材料制备，例如聚氨酯海绵，所述多孔材料(7)外形为一圆柱体结构，其直径为5～50cm，厚度2～10cm，所述多孔材料(7)的压缩模量在0.5～5Pa之间。3.根据权利要求1所述的一种去除硅片边缘氧化膜的方法，其特征在于：所述刻蚀液注入量与多孔材料(7)体积成正比，刻蚀液注入量应在多孔材料(7)饱和吸附量的20％～60％，所述化学刻蚀溶液为HF，也可以是HF和CH3COOH或HF和NH4F的混合溶液，其中HF的浓度为0.5～10％。4.根据权利要求1所述的一种去除硅片边缘氧化膜的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆旭，沈益军，肖世豪，吴雄杰，饶伟星，张立安，代明明，徐佳俊，潘金平，
申请(专利权)人：浙江海纳半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：