CN108203845A - 一种单晶样片腐蚀机 - Google Patents

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边永智
宁永铎
程凤伶
张亮
蔡丽艳
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Grinm Semiconductor Materials Co Ltd
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    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B35/00—Apparatus not otherwise provided for, specially adapted for the growth, production or after-treatment of single crystals or of a homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
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    • C30B33/08—Etching
    • C30B33/10—Etching in solutions or melts
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Abstract

本发明公开了一种单晶样片腐蚀机。该单晶样片腐蚀机，包括机械手、腐蚀工艺槽、清洗水槽；其中，机械手上设有水平移动机构、垂直移动机构和吸盘转动机构；腐蚀工艺槽由带有通孔的腐蚀平台、带有控温盘管的混液槽、腐蚀剂溢流循环系统、设置在腐蚀工艺槽周围的排风系统组成。本发明的单晶样片腐蚀机可以实现对单晶样片进行表面化学腐蚀加工。在腐蚀过程中，通过稳定控制腐蚀剂温度，样片匀速旋转，腐蚀剂与样片均匀接触，实现样片表面腐蚀去除均匀稳定，可以实现样片表面快速腐蚀后表面均匀，镜面化效果好。由于只进行单面腐蚀，能大大降低腐蚀剂消耗，降低生产成本。设备本身有排风设置，可以有效降低化学气氛泄露。

Description

一种单晶样片腐蚀机
技术领域
本发明涉及本发明涉及一种单晶样片腐蚀机，适用于6-12英寸单晶拉制后取样检测单晶缺陷检验制样的过程，属于半导体材料晶圆制造设备技术领域。
背景技术
在半导体单晶生产中，必须要单晶头尾和内部缺陷情况，判定单晶是否满足半导体方面的特殊需求。通常是从单晶头尾或特定部位截取一定厚度样片，通过化学腐蚀得到一个光亮平滑的表面，在经过缺陷氧化、择优腐蚀等处理后将晶体缺陷显现出来，作为评判单晶质量的依据。
单晶样片需要尽可能接近抛光表面，最好将单晶样片做成抛光片表面最有利于做缺陷分析检测，但是加工厂中直接切割取样，单晶样片边缘未经处理，常规加工设备无法进行加工。
通常生产厂制样时将样片浸泡在腐蚀剂中，将样片腐蚀很长时间后得到过量腐蚀的光亮表面，即便如此，样片表面一般很难做到均匀，容易影响工艺人员的判断。另一方面每次都需要配置腐蚀剂，样片完全浸泡在腐蚀剂中，需要消耗大量腐蚀剂，腐蚀过程加工成本高。腐蚀过程产生大量化学气氛，一般需要在腐蚀间通风橱中进行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单晶样片腐蚀机，适用于6-12英寸单晶拉制后取样检测单晶缺陷检验制样的过程。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种单晶样片腐蚀机，包括机械手、腐蚀工艺槽、清洗水槽；其中，机械手上设有水平移动机构、垂直移动机构和吸盘转动机构；腐蚀工艺槽由带有通孔的腐蚀平台、带有控温盘管的混液槽、腐蚀剂溢流循环系统、设置在腐蚀工艺槽周围的排风系统组成。
所述水平移动机构与垂直移动机构由电机驱动的齿轮和齿条组合控制，通过控制电机转动来控制吸盘转动机构位置，使单晶样片处于腐蚀或是清洗工艺位置。所述垂直移动机构控制样片与腐蚀平台的间距。
所述带有控温盘管的混液槽通过连接冷却水或热源水为混液槽液体降温或升温。通过控制动力冷热水流量和温度来控制混液槽温度。
其中，所述水平移动机构和垂直移动机构由电机与齿条组成。
所述垂直移动机构可以上下移动，工作时将样片稳定在腐蚀平台上方，与平台间距1-10mm，接触到腐蚀剂液面。
所述吸盘旋转机构运行时，旋转速度从0-50rpm可调。
所述腐蚀平台上开有通孔列阵，通孔直径2-10mm。
所述腐蚀工艺槽四周设有排风框架，框架有排风管道与厂务排风相连，框架内侧开有排风孔。
所述腐蚀工艺槽下方设有混液控温槽，控温槽内部设有控温盘管，控温槽与上层腐蚀工艺槽由溢流回流管相连，控温槽通过管道、循环泵与腐蚀平台相连。
所述单晶样片腐蚀机的机体与腐蚀剂接触部位材质为聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯或衬附聚四氟乙烯不锈钢等防腐材料。吸盘旋转机构末端吸盘材质为含氟橡胶或是聚四氟乙烯等防腐蚀材料。
本发明的单晶样片腐蚀机适用的腐蚀剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、硝酸氢氟酸混合酸、硅材料择优腐蚀剂。
本发明的优点在于：
本发明的单晶样片腐蚀机可以实现对单晶样片进行表面化学腐蚀加工。在腐蚀过程中，通过稳定控制腐蚀剂温度，样片匀速旋转，腐蚀剂与样片均匀接触，实现样片表面腐蚀去除均匀稳定，可以实现样片表面快速腐蚀后表面均匀，镜面化效果好。由于只进行单面腐蚀，能大大降低腐蚀剂消耗，降低生产成本。设备本身有排风设置，可以有效降低化学气氛泄露。
附图说明
图1为本发明的单晶样片腐蚀机的整体结构示意图。
图2为本发明的单晶样片腐蚀机中的腐蚀工艺槽的剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，单晶样片腐蚀机包括机械手、腐蚀工艺槽、清洗水槽。机械手上设有水平移动机构、垂直移动机构和吸盘转动机构；水平移动机构包括水平齿条1和水平移动电机2，用来将样片在腐蚀工艺槽和清洗水槽间移动；垂直移动机构包括垂直齿条3和垂直移动电机4，用来控制样片在腐蚀工艺槽和清洗水槽中的高度；吸盘旋转机构5用来吸取并旋转样片。
如图1、2所示腐蚀工艺槽中间是带有通孔的腐蚀平台9，四周是排风框架6，框架内侧带有排风孔7，通过排风口8与厂务排风相连；腐蚀槽外侧设有溢流回流管12，用来收集腐蚀平台9流下的腐蚀剂；溢流回流管12与混液槽17相通。混液槽17内部设有控温盘管20，冷却水或热源水经过接口18进入，接口19流出，对混液槽的液体进行热交换。控温盘管底部设有循环泵13，由电机14驱动。腐蚀剂通过管道15、循环泵13、管道11，经过腐蚀平台9的通孔涌出，与腐蚀平台9上方的样片10发生反应。
该单晶样片腐蚀机在工作时，向控温盘管20中注入冷却水或热源水，当混液槽达到预定温度时，开启循环泵13，腐蚀剂从腐蚀平台9的通孔中涌出，腐蚀剂溢流到溢流槽经过溢流回流管12流回混液槽17，循环往复。
机械手上的水平移动电机将吸盘旋转机构5移动至腐蚀工艺槽上方，垂直移动电机4将其降至腐蚀平台9上方，样片下表面与腐蚀剂接触，发生化学反应，腐蚀过程中吸盘旋转机构5带动样片10匀速旋转。反应后的腐蚀剂随样片转动被甩出，流到腐蚀平台下，流向溢流回流管道。
腐蚀反应完成后，机械手将吸盘旋转机构5升起并转移至清洗水槽16位置，进行样片冲洗。
腐蚀过程中产生的化学气氛经过排风框架6内侧的排风孔7，经排风管道8排除。
工作完成后，关闭泵，腐蚀剂在重力作用下回流至混液槽17中保存，待下次时使用。

Claims (9)

1.一种单晶样片腐蚀机，其特征在于，包括机械手、腐蚀工艺槽、清洗水槽；其中，机械手上设有水平移动机构、垂直移动机构和吸盘转动机构；腐蚀工艺槽由带有通孔的腐蚀平台、带有控温盘管的混液槽、腐蚀剂溢流循环系统、设置在腐蚀工艺槽周围的排风系统组成。
2.如权利要求1所述的单晶样片腐蚀机，其特征在于：所述水平移动机构和垂直移动机构由电机与齿条组成。
3.如权利要求1或2所述的单晶样片腐蚀机，其特征在于：所述垂直移动机构可上下移动，工作时将样片稳定在腐蚀平台上方，与平台间距1-10mm，接触到腐蚀剂液面。
4.如权利要求1所述的单晶样片腐蚀机，其特征在于：所述吸盘旋转机构运行时，旋转速度从0-50rpm可调。
5.如权利要求1所述的单晶样片腐蚀机，其特征在于：所述腐蚀平台上开有通孔列阵，通孔直径为2-10mm。
6.如权利要求1所述的单晶样片腐蚀机，其特征在于：所述腐蚀工艺槽四周设有排风框架，框架设有排风管道与厂务排风相连，框架内侧开有排风孔。
7.如权利要求1所述的单晶样片腐蚀机，其特征在于：所述腐蚀工艺槽下方设有混液槽，控温槽内部设有控温盘管，控温槽与上层腐蚀工艺槽由溢流回流管相连，控温槽通过管道、循环泵与腐蚀平台相连。
8.如权利要求1所述的单晶样片腐蚀机，其特征在于：机体与腐蚀剂接触部位材质为聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯或衬附聚四氟乙烯不锈钢；吸盘旋转机构末端吸盘材质为含氟橡胶或聚四氟乙烯。
9.如权利要求1所述的单晶样片腐蚀机，其特征在于：所述单晶样片腐蚀机适用的腐蚀剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、硝酸氢氟酸混合酸、硅材料择优腐蚀剂。
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