一种用于对不合格晶棒节段进行破碎的系统及方法技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种用于对不合格晶棒节段进行破碎的系统及方法，该系统可以包括：容纳单元；切割单元，所述切割单元用于从所述不合格晶棒节段中切割出片状的板材；铺设单元，所述铺设单元用于将所述板材以面接触的方式铺满所述容纳单元的内壁；装填单元，所述装填单元用于将所述不合格晶棒节段中除所述板材以外的剩余材料块以与铺设在所述容纳单元中的板材接触的方式装入所述容纳单元中；破碎单元，所述破碎单元用于将所述容纳单元中的所述剩余材料块以及所述板材砸碎

【技术实现步骤摘要】
一种用于对不合格晶棒节段进行破碎的系统及方法


[0001]本专利技术涉及半导体晶圆生产领域，尤其涉及一种用于对不合格晶棒节段进行破碎的系统及方法
。

技术介绍

[0002]用于生产集成电路等半导体电子元器件的晶圆，主要通过将直拉法拉制的单晶晶棒切片而制造出
。
例如对于硅晶圆而言，直拉法包括使坩埚中的多晶硅熔化以获得硅熔体，将单晶硅晶种浸入硅熔体中，以及连续地提升晶种移动离开硅熔体表面，由此在移动过程中在相界面处生长出单晶硅棒，通过线切割将单晶硅棒切片以及后续的一系列研磨
、
抛光
、
外延等处理后便可以得到成品硅晶圆
。
[0003]对于利用直拉法拉制出的晶棒而言，其中的某一部分可能是不合格的，比如因拉晶速度不满足要求导致生长出的晶体不是单晶而仍然是多晶，比如因温度控制不合理而导致生长出的晶体中的氧含量过高，比如在表面或内部形成了错位或裂痕，再比如引晶阶段和收尾阶段生长出的锥状的部分并不适合于制造晶圆，另一方面，直接法拉制出的晶棒首先需要被切割成多个节段，由此含有这样的不合格部分的晶棒节段便会是不合格的，不适合于继续接受后续处理以制造出晶圆
。
为了对这样的不合格晶棒节段进行回收利用以降低原材料成本，需要对其进行破碎以便于重新在拉晶过程中进行使用，具体地，将破碎后的不合格晶棒节段置于坩埚中加热以获得熔体
。
[0004]上述的破碎操作是必要的，由此不合格晶棒节段才能够在被加热的情况下高效地熔融从而获得熔体
>。
但是在现有的破碎操作中，不合格晶棒节段被置于容器中砸碎，在这种情况下，晶棒节段自身的尖锐棱角或者在砸碎过程中产生的碎块带有的尖锐棱角会与容器接触，由此，特别是在砸击力的作用下，尖锐棱角会划伤容器的内壁，导致容器受损，更重要的，会使容器产生剥落的碎屑，而碎屑会粘附在碎块上导致碎块被污染，比如当容器由聚丙烯材料或聚氯乙烯材料制成时，会被聚丙烯或聚氯乙烯污染，再比如当容器由钛合金材料制成时，会受到钛金属污染，将被污染的碎块熔融会得到受到污染的熔体进而对拉晶过程以及拉制出的晶棒带来不利影响，特别是对于对原料纯度
、
表面金属含量及洁净度要求极高的电子级半导体行业而言
。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术实施例期望提供一种用于对不合格晶棒节段进行破碎的系统及方法，能够使在对不合格晶棒节段进行破碎的过程中，容器受到损伤以及碎块受到污染的情况得到改善
。
[0006]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供了一种用于对不合格晶棒节段进行破碎的系统，所述系统包括：
[0008]容纳单元；
[0009]切割单元，所述切割单元用于从所述不合格晶棒节段中切割出片状的板材；
[0010]铺设单元，所述铺设单元用于将所述板材以面接触的方式铺满所述容纳单元的内壁；
[0011]装填单元，所述装填单元用于将所述不合格晶棒节段中除所述板材以外的剩余材料块以与铺设在所述容纳单元中的板材接触的方式装入所述容纳单元中；
[0012]破碎单元，所述破碎单元用于将所述容纳单元中的所述剩余材料块以及所述板材砸碎
。
[0013]在根据本专利技术的实施例的系统中，由于首先从不合格晶棒节段中切割出了板材并且板材与容纳单元的内壁之间产生的是面接触，不再是通过尖锐的棱角接触，因此即使在砸碎过程中的冲击作用下，容纳单元的内壁也不会受到损伤，不会产生碎屑并附着在砸碎的碎块上导致污染，也就是说能够以更为洁净的方式完成破碎过程，不会对后续将破碎的不合格晶棒节段作为原料的拉晶过程带来不利影响并且能够改善拉制出的晶棒的品质
。
[0014]在本专利技术的优选实施例中，所述容纳单元的容纳空间呈长方体状
。
[0015]这样，首先容纳单元的内壁会是平面，由此板材与内壁相接触的面也是平面即可，而平面是相对较好加工的，因此能够便利于切割出板材，另外内壁中的底部和每个侧部都会是矩形，将这样的形状铺满是更为容易的，因为仅需要多个板材的形状同样为矩形即可，而矩形的板材是更容易加工出的
。
[0016]在本专利技术的优选实施例中，所述切割单元沿着切割平面对所述不合格晶棒节段进行切割，所述切割平面垂直于所述不合格晶棒节段的端面并且与所述端面的中心相交或相邻
。
[0017]这样，不仅能够获得主表面为矩形的板材，而且所得到的板材的主表面的面积也是较大的，由此能够通过较少数量的板材将容纳单元的内壁铺满，相应的切割次数也是较少的，使切割加工的过程得到简化
。
[0018]在本专利技术的优选实施例中，所述系统还包括热处理单元，所述热处理单元用于将所述剩余材料块加热后快速冷却，以在所述剩余材料块中形成裂纹
。
[0019]这样，能够使破碎单元将剩余材料块砸碎更为容易，或者说即使砸击力较小也能够将剩余材料块砸碎，在砸击力较小的情况下进一步避免了容纳单元的内壁受到损伤以及已经被砸碎的不合格晶棒节段受到污染
。
[0020]在本专利技术的优选实施例中，所述热处理单元将所述剩余材料块浸入水中淬火以使所述剩余材料块快速冷却，所述系统还包括干燥单元，所述干燥单元用于将淬火完成后残留在所述剩余材料块上的水分去除
。
[0021]这样，能够避免残留的水分对砸碎过程带来不利影响
。
[0022]在本专利技术的优选实施例中，所述容纳单元由聚丙烯材料或聚氯乙烯材料制成
。
[0023]在本专利技术的优选实施例中，所述破碎单元包括用于砸击所述剩余材料块以及所述板材的碳化钨锤
。
[0024]碳化钨是一种由钨和碳组成的化合物，具有与金刚石相近的极高的硬度，因此使用碳化钨材料制成的锤体适合于用来将剩余材料块以及板材砸碎，不易产生剥落碎屑对剩余材料块以及板材造成污染
。
[0025]在本专利技术的优选实施例中，所述板材以及所述剩余材料块被砸碎成粒径介于
5cm
至
20cm
的碎块，以适合于直接法拉制晶棒过程中在坩埚中将原料加热为熔体的工艺步骤
。
[0026]在本专利技术的优选实施例中，所述切割单元为将晶棒切割成多个晶棒节段的切割机，所述不合格晶棒节段来自所述多个晶棒节段
。
[0027]这样，不再需要另外的专用设备来完成从不合格晶棒节段中切割出板材的操作，节约了设备成本
。
[0028]第二方面，本专利技术实施例提供了一种用于对不合格晶棒节段进行破碎的方法，所述方法包括：
[0029]从所述不合格晶棒节段中切割出片状的板材；
[0030]将所述板材以面接触的方式铺满容纳单元的内壁；
[0031]将所述不合格晶棒节段中除所述板材以外的剩余材料块以与铺设在所述容纳单元中的板材接触的方式装入所述容纳单元中；
[0032]将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于对不合格晶棒节段进行破碎的系统，其特征在于，所述系统包括：容纳单元；切割单元，所述切割单元用于从所述不合格晶棒节段中切割出片状的板材；铺设单元，所述铺设单元用于将所述板材以面接触的方式铺满所述容纳单元的内壁；装填单元，所述装填单元用于将所述不合格晶棒节段中除所述板材以外的剩余材料块以与铺设在所述容纳单元中的板材接触的方式装入所述容纳单元中；破碎单元，所述破碎单元用于将所述容纳单元中的所述剩余材料块以及所述板材砸碎
。2.
根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括热处理单元，所述热处理单元用于将所述剩余材料块加热后快速冷却，以在所述剩余材料块中形成裂纹
。3.
根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述热处理单元将所述剩余材料块浸入水中淬火以使所述剩余材料块快速冷却，所述系统还包括干燥单元，所述干燥单元用于将淬火完成后残留在所述剩余材料块上的水分去除
。4.
根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述破碎单元包括用于砸击所述剩余材料块以及所述板材的碳化钨锤
。5.
根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述容纳单元的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊磊，姜辉，
申请(专利权)人：西安奕斯伟硅片技术有限公司，
类型：发明
国别省市：