專利名稱：一種晶圓氧化膜邊緣的去除方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去除作為硅外延襯底的硅片氧化膜邊緣的方法及裝置，特別是一種晶圓氧化膜邊緣的去除方法及裝置。
背景技術(shù)：
外延片是生產(chǎn)集成電路的基礎(chǔ)材料之一，因而，生產(chǎn)外延片用的襯底材料的需求量越來越大。在硅外延片的生產(chǎn)過程中，存在雜質(zhì)的外擴(kuò)散和自摻雜。已有的外延爐(例如，應(yīng)用材料公司的處延爐)由石英鐘罩，石墨加熱器，RF線圈等組成，在外延生產(chǎn)過程中，石英鐘罩和石墨加熱器都沉淀了硅和外延過程當(dāng)中使用的摻雜雜質(zhì)，通常的外延溫度在1100-1250℃之間，這些雜質(zhì)在反應(yīng)當(dāng)中會(huì)不斷地進(jìn)入到處延層當(dāng)中，人們把這些雜質(zhì)叫外擴(kuò)散雜質(zhì)。所述的外延襯底是重?fù)诫s硅片，在如此高的反應(yīng)溫度下，在外延爐內(nèi)，上述外延襯底硅片體內(nèi)的雜質(zhì)也會(huì)從硅片內(nèi)部擴(kuò)散出來，而這些雜質(zhì)被稱為自摻雜雜質(zhì)，這種自摻雜現(xiàn)象直接影響了外延片的質(zhì)量。
已有解決自摻雜的辦法有兩種一、利用外延過程當(dāng)中的腐蝕包硅產(chǎn)生的多晶硅在外延過程的質(zhì)量遷移，在襯底片的背面形成多晶硅，對襯底片的雜質(zhì)進(jìn)行封堵，二、是在襯底片的背面生長上一層二氧化硅，由于雜質(zhì)在硅當(dāng)中的擴(kuò)散系數(shù)遠(yuǎn)大于其在二氧化硅當(dāng)中的擴(kuò)散系數(shù)，利用二氧化硅對襯底片的雜質(zhì)進(jìn)行封堵。如果采取硅襯底片的背面生長一層二氧化硅的辦法來封堵襯底片雜質(zhì)擴(kuò)散，但是隨之而來的是硅片在生長二氧化硅的同時(shí)，其邊緣也生長了二氧化硅，而這邊緣二氧化硅在硅外延的過程當(dāng)中會(huì)對正面的外延層的晶體質(zhì)量有較大的影響，因此，必須去除邊緣氧化膜。
已有的晶圓氧化膜邊緣去除的方法有邊緣拋光；濕法刻蝕；干法刻蝕。
邊緣拋光工藝將要去除二氧化硅的硅片放到邊拋機(jī)上，利用化學(xué)和機(jī)械原理將硅片的邊緣的二氧化硅拋去，以達(dá)到邊緣二氧化硅的去除目的，該方法優(yōu)點(diǎn)是可以將二氧化硅去除干凈，缺點(diǎn)是加工成本太高(設(shè)備成本高)，加工效率太低。
濕法和干法刻蝕工藝?yán)弥圃旒呻娐饭に囍械墓饪坦に?，將硅片不需要去除的部分保護(hù)好，是一片一片地加工，加工速度較慢，而且還必須有光刻的設(shè)備和材料，加工成本高和加工速度低是其方法的缺點(diǎn)。在保護(hù)好要保護(hù)的部分后，將硅片放到氫氟酸當(dāng)中的去除方法即濕法刻蝕，將硅片放到氫氟酸蒸汽當(dāng)中的去除方法即干法刻蝕，在這個(gè)工序中可以整籃加工。
上述方法雖工藝成熟，但加工成本高，加工效率很低，通常是一片一片加工。因此有必要提供一種新型的晶圓氧化膜邊緣去除方法及裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種晶圓氧化膜邊緣的去除方法及裝置，該方法工藝簡單，裝置簡便，成本低，操作方便，效率高，成本低。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案一種晶圓氧化膜邊緣的去除方法，它包括以下幾個(gè)步驟將放有晶圓硅片的片架對準(zhǔn)轉(zhuǎn)輪，使硅片與轉(zhuǎn)輪接觸；轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪，帶動(dòng)片架內(nèi)硅片轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)輪上布袋浸有的氫氟酸與氧化膜邊緣作用；與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，開動(dòng)位于片架上方的風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)箱體內(nèi)空氣中氫氟酸的濃度；取出片架，檢測晶圓氧化膜邊緣。
一種晶圓氧化膜邊緣去除裝置，它包括工作箱、位于箱體底部氫氟酸槽，酸槽的上方設(shè)一工作臺(tái)，工作臺(tái)上裝有轉(zhuǎn)動(dòng)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)軸上裝有轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪上有由布條包覆形成的布袋，布袋的一部分浸入氫氟酸槽，轉(zhuǎn)輪上的布袋與放入片架中的每一硅片的下緣接觸，工作箱箱體頂部裝有風(fēng)機(jī)，箱體上裝有排風(fēng)管。
本裝置還有片架定位機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)可以是片架上設(shè)卡槽，工作臺(tái)上設(shè)定位塊，卡槽與定位塊配合等。


圖1為本發(fā)明的去除氧化膜邊緣的工藝框2a為本發(fā)明提供的去邊機(jī)主剖視2b為圖4a俯視2c為圖4a左視3a為包覆轉(zhuǎn)輪表面用的布條主視3b為圖3a的左視4a硅片去除二氧化硅前的主視4b圖4a的俯視5a硅片去除二氧化硅后的主視5b圖5a的俯視圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，13為將片架放至工作臺(tái)上并對準(zhǔn)轉(zhuǎn)輪，使片架內(nèi)硅片與轉(zhuǎn)輪接觸的片架定位工序，14為開動(dòng)電機(jī)，轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)片架內(nèi)的硅片轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)輪上布袋浸有的氫氟酸與氧化膜作用，去除硅片邊緣的工序，與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，開動(dòng)位于片架上方的風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)箱體內(nèi)空氣中氫氟酸的濃度，即箱體內(nèi)空氣調(diào)節(jié)，15為取出片架，檢測硅片。合格的硅片(背封片)經(jīng)拋光加工、拋光片檢驗(yàn)、拋光清洗，該拋光片即可包裝出品。
在進(jìn)行上述正式運(yùn)作前需要作一些準(zhǔn)備工作及試運(yùn)行。例如清潔去邊機(jī)箱體內(nèi)部(做到無異物)；配制氫氟酸溶液；安裝好轉(zhuǎn)輪上的布條(稱拋光布)；將氫氟酸倒入氫氟酸槽內(nèi)；將有二氧化硅膜的硅片放入片架內(nèi)；將片架放到去邊機(jī)的工作臺(tái)上，使硅片與轉(zhuǎn)輪接觸；開機(jī)并調(diào)整轉(zhuǎn)速及風(fēng)量；通過觀察蓋，觀察片架內(nèi)的硅片是否轉(zhuǎn)動(dòng)均勻；操作一定時(shí)間后，將片架轉(zhuǎn)180度，再操作一定時(shí)間；取出片架；檢測硅片邊緣去除效果(見圖4a、圖4b、圖5a、圖5b，圖中，12為二氧化硅，11為硅片)。
實(shí)施例1做好所有的準(zhǔn)備工作，并用兩片硅片試機(jī)，隨后按圖1的步驟進(jìn)行正式運(yùn)作。本實(shí)施例中采用兩個(gè)氫氟酸槽，每個(gè)片架內(nèi)的硅片為25枚片子，配制的氫氟酸的濃度為HF與H2O的重量比為1∶15，控制水用量的多少來調(diào)整氫氟酸的濃度，但氫氟酸的濃度不應(yīng)太低，否則工作時(shí)間太長，如果氫氟酸的濃度過高，則容易出現(xiàn)偏差，一般HF與H2O的重量比控制在1-5∶15。轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速加快，效率可以提高，但氫氟酸容易帶出，因此轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速控制在1-100轉(zhuǎn)/分。風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在5至120轉(zhuǎn)/分，排風(fēng)量為5-15升/分，以便清潔箱體內(nèi)的空氣，一般控制氫氟酸的濃度在2％之內(nèi)。在本實(shí)施例中，如果氫氟酸的濃度是HF與H2O的重量比為1∶15，其去膜邊緣時(shí)間約40-60分鐘(即先20-30分鐘，將片架轉(zhuǎn)180度后再操作20-30分鐘)。
邊緣去除寬度通常為0.2-3MM，一般去膜邊緣時(shí)間在50-80分鐘之間。
如圖2a、圖2b、圖2c所示，晶圓氧化膜邊緣去除裝置包括工作箱8、位于箱體底部的氫氟酸槽4，酸槽的上方設(shè)一工作臺(tái)3，工作臺(tái)上裝有轉(zhuǎn)動(dòng)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)軸上裝有轉(zhuǎn)輪，9為電機(jī)，轉(zhuǎn)輪上包覆布條，布條可采用如圖3a、圖3b的結(jié)構(gòu)，圖3a、圖3b中，布條的上平面寬度大于下片面的寬度，這種結(jié)構(gòu)的布條，當(dāng)布條粘在(包覆)轉(zhuǎn)輪2上后，由于布條的上表面寬度大于下表面寬度，上表面的邊緣會(huì)接觸得更好，避免產(chǎn)生縫隙。圖3a、圖3b的實(shí)施例中，布條的上平面寬度a為33mm，下平面寬度b為30mm，厚度h為1.2mm。布條粘在(包覆)轉(zhuǎn)輪的周邊之外，轉(zhuǎn)輪的兩端也要用膠粘緊(形成布袋)。布袋的作用除了送氫氟酸外還可以使硅片運(yùn)動(dòng)均勻，布條采用合成纖維布。布袋的一部分浸入氫氟酸槽內(nèi)，需要除去氧化膜邊緣的硅片放在片架1的隔槽內(nèi)，片架的底部開有通槽，轉(zhuǎn)輪上的布袋與放入片架1中的每一硅片5的下緣接觸，片架為世界通用的拋光片包裝盒內(nèi)的片架，片架為已有技術(shù)，片架的牌號為Entegris ULTRAPAK 150mm u.s patents 49662845025926。本發(fā)明中的片架設(shè)有與工作臺(tái)定位用的定位塊10配合的卡槽，也可以采用其它方式的定位結(jié)構(gòu)，例如螺釘、螺孔連結(jié)等，以適用于不同型號的片架，位置確定后將定位塊卡在片架的卡槽內(nèi)，并固定。工作箱箱體頂部裝有風(fēng)機(jī)6，7為裝在箱體側(cè)面的排風(fēng)管，排風(fēng)管位于箱體的側(cè)面。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是片架位于轉(zhuǎn)輪的上方，轉(zhuǎn)輪上有由布條包覆形成的布袋，片架內(nèi)的硅片與轉(zhuǎn)輪接觸，轉(zhuǎn)輪的下方設(shè)有氫氟酸槽，依靠轉(zhuǎn)輪上布袋浸有的氫氟酸，在轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，硅片邊緣上的二氧化硅被氫氟酸清洗，整個(gè)工藝和設(shè)備均簡單，成本低，操作方便，效率高，便于推廣應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種晶圓氧化膜邊緣的去除方法，其特征在于它包括以下幾個(gè)步驟(1)、將放有晶圓硅片的片架對準(zhǔn)轉(zhuǎn)輪，使硅片與轉(zhuǎn)輪接觸；(2)、轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪，帶動(dòng)片架內(nèi)硅片轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)輪上布袋浸有的氫氟酸與氧化膜邊緣作用；(3)、與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，開動(dòng)位于片架上方的風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)箱體內(nèi)空氣中氫氟酸的濃度；(4)、取出片架，檢測晶圓氧化膜邊緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種晶圓氧化膜邊緣的去除方法，其特征在于所述的氫氟酸的濃度控制在HF與H2O的重量比為1-5∶15。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種晶圓氧化膜邊緣的去除方法，其特征在于所述的轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速在1-100轉(zhuǎn)/分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種晶圓氧化膜邊緣的去除方法，其特征在于；所述的風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為5-120轉(zhuǎn)/分
5.一種晶圓氧化膜邊緣去除裝置，其特征在于；它包括工作箱、位于箱體底部氫氟酸槽，氫氟酸槽的上方設(shè)一工作臺(tái)，工作臺(tái)上裝有轉(zhuǎn)動(dòng)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)軸上裝有轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪上有由布條包覆所形成的布袋，布袋的一部分浸入氫氟酸槽，轉(zhuǎn)輪上方設(shè)有片架，轉(zhuǎn)輪上的布袋與放入片架中的每一硅片的下緣接觸，工作箱箱體頂部裝有風(fēng)機(jī)，箱體上還裝有排風(fēng)管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種晶圓氧化膜邊緣去除裝置，其特征在于所述的片架設(shè)有與工作臺(tái)相配合的片架定位結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種晶圓氧化膜邊緣去除裝置，其特征在于所述的片架定位結(jié)構(gòu)為卡槽，該卡槽與工作臺(tái)上的定位塊配合。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的一種晶圓氧化膜邊緣去除裝置，其特征在于所述的包覆轉(zhuǎn)輪的布條為上表面寬度大于下表面寬度。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的一種晶圓氧化膜邊緣去除裝置，其特征在于轉(zhuǎn)輪與布條的連接是膠粘連接。
全文摘要
一種晶圓氧化膜邊緣的去除方法及裝置，該方法包括以下幾個(gè)步驟將放有晶圓硅片的片架對準(zhǔn)轉(zhuǎn)輪，使硅片與轉(zhuǎn)輪接觸；轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪，帶動(dòng)片架內(nèi)硅片轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)輪上布袋浸有的氫氟酸與硅片氧化膜邊緣作用；與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，開動(dòng)位于片架上方的風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)箱體內(nèi)空氣中氫氟酸的濃度；取出片架，檢測晶圓氧化膜邊緣。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是片架位于轉(zhuǎn)輪的上方，轉(zhuǎn)輪上有由布條包覆形成的布袋，片架內(nèi)的硅片與轉(zhuǎn)輪接觸，轉(zhuǎn)輪的下方設(shè)有氫氟酸槽，依靠轉(zhuǎn)輪上布袋浸有的氫氟酸，在轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，硅片邊緣上的二氧化硅被氫氟酸清洗，整個(gè)工藝和設(shè)備均簡單，成本低，操作方便，效率高，便于推廣應(yīng)用。
文檔編號C23F1/24GK1753154SQ20041007799
公開日2006年3月29日 申請日期2004年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月23日
發(fā)明者張果虎, 王喆, 王敬, 徐繼平, 劉斌, 萬關(guān)良, 周旗鋼, 屠海令 申請人:北京有色金屬研究總院, 有研半導(dǎo)體材料股份有限公司