CN108754612B - 一种晶圆的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体制造技术领域，具体的说是一种晶圆的生产方法，该工艺采用湿法刻蚀装置，该湿法刻蚀装置包括一号筒体、二号筒体和挡板；二号筒体同轴安装在一号筒体内部；挡板在一号筒体内部呈圆周排列，挡板将一号筒体分割为一号密封仓、二号密封仓和三号密封仓。该湿法刻蚀装置通过套设有一号弹簧的二号滑动伸缩杆与螺旋板的相互配合，在螺旋板震动过程中，二号滑动伸缩杆伸缩，晶圆产生移位，移位后夹紧单元重新对晶圆夹持，使得刻蚀液对晶圆进行均匀刻蚀；同时，螺旋板的震动，使得刻蚀沉淀颗粒与晶圆分离，增大刻蚀液与晶圆的接触，从而提高了刻蚀效果。
Description
技术领域
本发明属于半导体制造技术领域，具体的说是一种晶圆的生产工艺。
背景技术
晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能的IC产品。晶圆的原始材料是硅，地壳表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅矿石经由电弧炉提炼，盐酸氯化，并经蒸馏后，制成了高纯度的多晶硅。但是，传统晶圆生产刻蚀工艺中良莠不齐，总体都存在过程繁琐，成本高，优良率低的缺陷。
现有技术中也出现了湿法刻蚀装置的技术方案，如申请号为201420593668.7的一项中国专利公开了一种湿法刻蚀装置，包括腐蚀槽和过滤器；所述腐蚀槽与每个过滤器通过第一、第二管道连接；所述第一、第二管道上分别对应设有第一、第二阀门；所述第一阀门与所述过滤器之间设有与所述第一管道相通的进液管；所述第二阀门与所述过滤器之间设有与所述第二管道相通的出液管。本发明的湿法刻蚀装置能够对刻蚀过程中的沉淀进行处理，但是该技术方案不能对不同尺寸的晶圆进行夹紧和刻蚀均匀，使得该技术方案受到限制。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种晶圆的生产工艺，该工艺采用湿法刻蚀装置，该湿法刻蚀装置通过一号弹簧的二号滑动伸缩杆与螺旋板的相互配合，在螺旋板震动过程中，二号滑动伸缩杆伸缩，晶圆产生移位，移位后夹紧单元重新对晶圆夹持，使得刻蚀液对晶圆进行均匀刻蚀；同时，螺旋板的震动，使得刻蚀沉淀颗粒与晶圆分离，增大刻蚀液与晶圆的接触，从而提高了刻蚀效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提出了一种晶圆的生产工艺，该工艺采用如下步骤：
步骤一：将块状的复晶硅置于石英坩埚内，加热使其完全融化；
步骤二：将步骤一中的硅熔浆温度稳定后依次进行晶种的颈部成长、晶冠成长、晶体成长和尾部成长；
步骤三：将步骤二中的晶棒直径偏小的头、尾部裁切同时进行外径研磨；
步骤四：将步骤三中的晶棒放入切片机中进行切片同时研磨；
步骤五：将步骤四中的晶片放入到湿法刻蚀装置中进行蚀刻；
步骤六：将步骤五中的晶片放入到清洗装置中彻底清洗、风干；
其中，采用的湿法刻蚀装置包括一号筒体、二号筒体和挡板；所述二号筒体同轴安装在一号筒体内部；所述挡板的数量为八个且在一号筒体内部呈圆周排列，挡板将一号筒体分割为一号密封仓、二号密封仓和三号密封仓，所述二号密封仓一侧为一号密封仓、另一侧为三号密封仓；挡板上设有通孔；所述一号密封仓的数量为两个，一号密封仓侧壁开设有一号滑槽，一号密封仓内部设有挡液模块；所述二号密封仓数量为四个，二号密封仓内部设有刻蚀模块；所述三号密封仓数量为两个，三号密封仓中设有一号进液口；所述二号筒体底部开设有排液口，二号筒体与一号密封仓相交处侧壁开设有二号进液口；工作时，刻蚀液从一号进液口进入到三号密封仓中，进而从挡块上的通孔流入到二号密封仓中，随后处于二号密封仓中的刻蚀液进入到刻蚀模块中进行晶圆的刻蚀，晶圆刻蚀完成后，含有沉淀颗粒的刻蚀液从挡块通孔流入到一号密封仓中，等到一号密封仓中含有沉淀颗粒的刻蚀液达到饱和时，含有沉淀颗粒的刻蚀液通过挡液模块从二号进液口流入到二号筒体中，进而从二号筒体底部的排液口排出。
所述刻蚀模块包括壳体、三号导杆和转动单元；所述壳体上设有三号进液口；所述转动单元通过三号导杆固定安装在壳体侧壁上；进入到刻蚀模块的刻蚀液从三号进液口流入到壳体中，流动的刻蚀液带动传动单元在三号导杆上转动。
优选的，所述所述挡液模块包括一号滑块、一号导杆、浮动块、二号导杆、一号滑动伸缩杆、三号滑块和球形挡块；所述浮动块通过一号导杆与一号滑块固定连接；所述一号滑块在一号滑槽上滑动；所述浮动块下方设有三号滑块；所述三号滑块中设有二号滑槽；所述二号导杆一端与浮动块连接；二号导杆的另一端设有二号滑块、其用于带动三号滑块运动；所述三号滑块通过一号滑动伸缩杆一端与球形挡块固定连接、一号滑动伸缩杆另一端与一号密封仓侧壁固定连接；所述球形挡块与二号进液口配合使用；进入到一号密封仓中含有沉淀颗粒的刻蚀液达到浮动块位置时，浮动块在含有沉淀颗粒的刻蚀液中产生浮力向上浮动，浮动块带动一号导杆和二号导杆向上运动，一号导杆固定连接的一号滑块在一号滑槽中滑动，一号滑块在一号滑槽中滑动的距离决定了浮动块向上运动距离；二号导杆固定连接的二号滑块在三号滑块上倾斜的二号滑槽中向上滑动，相应的三号滑块带动一号滑动伸缩杆向左移动，这样与一号滑动伸缩杆固定连接的球形挡块向左移动，球形挡块与二号筒体壁开设的二号进液口脱离，此时，含有沉淀颗粒的刻蚀液从二号进液口进入到二号筒体中。
优选的，所述转动单元包括转动扇叶、一号转动环、震动单元和夹紧单元；所述转动扇叶固定安装在一号转动环上；所述夹紧单元通过震动单元转动安装在一号转动环中；进入到壳体中的刻蚀液冲击转动单元中的转动扇叶，转动扇叶与刻蚀液进行充分的接触，使得转动扇叶获得足量的转动动力，同时三号导杆上的一号转动环和夹紧单元自转。
优选的，所述震动单元为螺旋板；所述螺旋板用于使夹紧单元相对于一号转动环转动；在螺旋板转动中，螺旋板的震动使得夹紧单元对晶圆的夹持位置发生相应的移动，使得刻蚀液能够对晶圆进行充分的刻蚀，以防夹紧单元对晶圆夹持的位置未有刻蚀，影响晶圆刻蚀的效果；同时，震动单元在震动过程中将刻蚀后产生的沉淀颗粒从晶圆表面震掉，防止沉淀颗粒阻碍刻蚀液与晶圆的再次接触，同时将刻蚀中产生的气泡震破，使得刻蚀液与晶圆进行充分接触，提高了刻蚀效果。
优选的，所述夹紧单元包括二号转动环、二号滑动伸缩杆、一号弹簧和夹紧块；所述二号滑动伸缩杆一端与二号转动环固定连接、二号滑动伸缩杆另一端与夹紧块固定连接；二号滑动伸缩杆外套设有一号弹簧；所述二号滑动伸缩杆、一号弹簧和夹紧块配合用于夹紧晶圆；二号滑动伸缩杆、一号弹簧和夹紧块相互配合下可以针对不同尺寸的晶圆，从而增大了刻蚀的适用范围；同时，夹紧块与晶圆的接触为面接触，既保证夹紧单元能夹紧晶圆，又增大了刻蚀液与晶圆的接触，从而提高了刻蚀效率。
本发明的有益效果是：
1.本发明所述的一种晶圆的生产工艺，该工艺在刻蚀时，采用湿法刻蚀装置中的转动单元包括转动扇叶、一号转动盘、震动单元和夹紧单元；通过刻蚀液与转动扇叶的配合，转动单元获得转动力，使得刻蚀液能够充分的刻蚀。
2.本发明所述的一种晶圆的生产工艺，该工艺在刻蚀时，采用湿法刻蚀装置中的震动单元包括螺旋板，通过螺旋板的震动，一方面对夹紧单元产生作用，另一方面使得刻蚀中的沉淀颗粒从晶圆表面脱落，大大增加刻蚀液与晶圆的接触，从而提高晶圆的刻蚀效果。
3.本发明所述的一种晶圆的生产工艺，该工艺在刻蚀时，采用湿法刻蚀装置中的夹紧单元包括转动板、二号滑动伸缩杆、一号弹簧和固定球；通过转动板、二号滑动伸缩杆、一号弹簧和固定球的相互配合，一方面夹紧块与晶圆的线接触，增大了刻蚀液与晶圆的接触面积，另一方面可以针对不同尺寸的晶圆，从而提高刻蚀效果和实用性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的工艺流程图；
图2是湿法刻蚀装置的主视图；
图3是图2中A-A的剖视图；
图4是图2中刻蚀模块的剖视图；
图5是图4中B-B的剖视图；
图中：一号筒体1、二号筒体2、挡板3、一号密封仓4、二号密封仓5、三号密封仓6、通孔31、一号滑槽41、挡液模块42、刻蚀模块51、一号进液口61、排液口21、二号进液口43、壳体511、三号导杆512、转动单元513、一号滑块421、一号导杆422、浮动块423、二号导杆424、一号滑动伸缩杆425、三号滑块426、球形挡块427、二号滑槽428、二号滑块429、转动扇叶514、一号转动盘515、震动单元516、夹紧单元7、螺旋板517、三号进液口518、二号转动盘71、二号滑动伸缩杆72、一号弹簧73、夹紧块74、晶圆8。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图5所示，本发明所述的一种晶圆的生产工艺，该工艺采用如下步骤：
步骤一：将块状的复晶硅置于石英坩埚内，加热使其完全融化；
步骤二：将步骤一中的硅熔浆温度稳定后依次进行晶种的颈部成长、晶冠成长、晶体成长和尾部成长；
步骤三：将步骤二中的晶棒直径偏小的头、尾部裁切同时进行外径研磨；
步骤四：将步骤三中的晶棒放入切片机中进行切片同时研磨；
步骤五：将步骤四中的晶片放入到湿法刻蚀装置中进行蚀刻；
步骤六：将步骤五中的晶片放入到清洗装置中彻底清洗、风干；
其中，采用的湿法刻蚀装置包括一号筒体1、二号筒体2和挡板3；所述二号筒体2同轴安装在一号筒体1内部；所述挡板3的数量为八个且在一号筒体1内部呈圆周排列，挡板3将一号筒体1分割为一号密封仓4、二号密封仓5和三号密封仓6，所述二号密封仓5一侧为一号密封仓4、另一侧为三号密封仓6；挡板3上设有通孔31；所述一号密封仓4的数量为两个，一号密封仓4侧壁开设有一号滑槽41，一号密封仓4内部设有挡液模块42；所述二号密封仓5数量为四个，二号密封仓5内部设有刻蚀模块51；所述三号密封仓6数量为两个，三号密封仓6中设有一号进液口61；所述二号筒体2底部开设有排液口21，二号筒体2与一号密封仓4相交处侧壁开设有二号进液口43；工作时，刻蚀液从一号进液口61进入到三号密封仓6中，进而从挡块上的通孔31流入到二号密封仓5中，随后处于二号密封仓5中的刻蚀液进入到刻蚀模块51中进行晶圆8的刻蚀，晶圆8刻蚀完成后，含有沉淀颗粒的刻蚀液从挡块通孔31流入到一号密封仓4中，等到一号密封仓4中含有沉淀颗粒的刻蚀液达到饱和时，含有沉淀颗粒的刻蚀液通过挡液模块42从二号进液口43流入到二号筒体2中，进而从二号筒体2底部的排液口21排出。
所述刻蚀模块51包括壳体511、三号导杆512和转动单元513；所述壳体511上设有三号进液口518；所述转动单元513通过三号导杆512固定安装在壳体侧壁上；进入到刻蚀模块51的刻蚀液从三号进液口518流入到壳体511中，流动的刻蚀液带动传动单元在三号导杆512上转动。
作为本发明的一种实施方式，所述挡液模块42包括一号滑块421、一号导杆422、浮动块423、二号导杆424、一号滑动伸缩杆425、三号滑块426和球形挡块427；所述浮动块423通过一号导杆422与一号滑块421固定连接；所述一号滑块421在一号滑槽41上滑动；所述浮动块423下方设有三号滑块426；所述三号滑块426中设有二号滑槽428；所述二号导杆424一端与浮动块423连接；二号导杆424的另一端设有二号滑块429、其用于带动三号滑块426运动；所述三号滑块426通过一号滑动伸缩杆425一端与球形挡块427固定连接、一号滑动伸缩杆425另一端与一号密封仓4侧壁固定连接；所述球形挡块427与二号进液口43配合使用；进入到一号密封仓4中含有沉淀颗粒的刻蚀液达到浮动块423位置时，浮动块423在含有沉淀颗粒的刻蚀液中产生浮力向上浮动，浮动块带动一号导杆422和二号导杆424向上运动，一号导杆422固定连接的一号滑块421在一号滑槽41中滑动，一号滑块421在一号滑槽41中滑动的距离决定了浮动块423向上运动距离；二号导杆424固定连接的二号滑块在三号滑块426上倾斜的二号滑槽428中向上滑动，相应的三号滑块426带动一号滑动伸缩杆425向左移动，这样与一号滑动伸缩杆425固定连接的球形挡块427向左移动，球形挡块427与二号筒体2侧壁开设的二号进液口43脱离，此时，含有沉淀颗粒的刻蚀液从二号进液口43进入到二号筒体2中。
作为本发明的一种实施方式，所述转动单元513包括转动扇叶514、一号转动环515、震动单元516和夹紧单元7；所述转动扇叶514固定安装在一号转动环515上；所述夹紧单元7通过震动单元516转动安装在一号转动环515中；进入到壳体511中的刻蚀液冲击转动单元513中的转动扇叶514，转动扇叶514与刻蚀液进行充分的接触，使得转动扇叶514获得足量的转动动力，同时三号导杆512上的一号转动环515、震动单元516和夹紧单元7自转。
作为本发明的一种实施方式，所述震动单元516为螺旋板517；所述螺旋板517用于使夹紧单元7相对于一号转动环515转动；在螺旋板517转动中，螺旋板517的震动使得夹紧单元7对晶圆8的夹持位置发生相应的移动，使得刻蚀液能够对晶圆8进行充分的刻蚀，以防夹紧单元7对晶圆8夹持的位置未有刻蚀，影响晶圆8刻蚀的效果；同时，震动单元516在震动过程中将刻蚀后产生的沉淀颗粒从晶圆8表面震掉，防止沉淀颗粒阻碍刻蚀液与晶圆8的再次接触，同时将刻蚀中产生的气泡震破，使得刻蚀液与晶圆8进行充分接触，提高了刻蚀效果。
作为本发明的一种实施方式，所述夹紧单元7包括二号转动环71、二号滑动伸缩杆72、一号弹簧73和夹紧块74；所述二号滑动伸缩杆72一端与二号转动环71固定连接、二号滑动伸缩杆72另一端与夹紧块74固定连接；二号滑动伸缩杆72外套设有一号弹簧73；所述二号滑动伸缩杆72、一号弹簧73和夹紧块74配合用于夹紧晶圆8；二号滑动伸缩杆72、一号弹簧73和夹紧块74相互配合下可以针对不同尺寸的晶圆8，从而增大了刻蚀的适用范围；同时，夹紧块74与晶圆的接触为面接触，既保证夹紧单元7能夹紧晶圆8，又增大了刻蚀液与晶圆8的接触，从而提高了刻蚀效率。
使用时，将刻蚀液从一号进液口61输入三号密封仓6中，三号密封仓6中的刻蚀液从挡板3中的通孔31向二号密封仓5中汇入，进入到二号密封仓5中的刻蚀液从三号进液口518进入到壳体511中，刻蚀液使得转动单元513中的转动扇叶514转动，转动的扇叶带动一号转动环515、震动单元516和夹紧单元7发生自转，夹紧单元7对晶圆8进行夹持，震动单元516震动过程中，刻蚀时产生的沉淀颗粒从晶圆8表面震掉，使得晶圆8与刻蚀液进行充分的接触；刻蚀完成后，含有沉淀颗粒的刻蚀液从档板上的通孔31进入到一号密封仓4中，待到一号密封仓4中含有沉淀颗粒的刻蚀液达到浮动块423位置时，牵动挡液模块42运动，挡液模块42中的球形挡块427与二号进液口43脱离，使得含有沉淀颗粒的刻蚀液从二号进液口43进入到二号筒体2中，随后从二号筒体2底部的排液口21处排出。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (1)
1.一种晶圆的生产方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
步骤一：将块状的复晶硅置于石英坩埚内，加热使其完全融化为硅熔浆；
步骤二：将步骤一中的硅熔浆温度稳定后依次进行晶棒的颈部成长、晶冠成长、晶体成长和尾部成长；
步骤三：将步骤二中的晶棒直径偏小的头、尾部裁切同时进行外径研磨；
步骤四：将步骤三中的晶棒放入切片机中进行切片，切片成晶片后研磨；
步骤五：将步骤四中的晶片放入到湿法刻蚀装置中进行蚀刻；
步骤六：将步骤五中的晶片放入到清洗装置中彻底清洗、风干；
其中，所述湿法刻蚀装置包括一号筒体(1)、二号筒体(2)和挡板(3)；所述二号筒体(2)同轴安装在一号筒体(1)内部；所述挡板(3)的数量为八个且在一号筒体(1)内部呈圆周排列，挡板(3)将一号筒体(1)分割为一号密封仓(4)、二号密封仓(5)和三号密封仓(6)，所述二号密封仓(5)一侧为一号密封仓(4)、二号密封仓(5)另一侧为三号密封仓(6)；挡板(3)上设有通孔(31)；所述一号密封仓(4)的数量为两个，一号密封仓(4)侧壁开设有一号滑槽(41)，一号密封仓(4)内部设有挡液模块(42)；所述二号密封仓(5)数量为四个，二号密封仓(5)内部固定安装刻蚀模块(51)；所述三号密封仓(6)数量为两个，三号密封仓(6)中设有一号进液口(61)；所述二号筒体(2)底部开设有排液口(21)，二号筒体(2)与一号密封仓(4)相交处侧壁开设有二号进液口(43)；
所述刻蚀模块(51)包括壳体(511)、三号导杆(512)和转动单元(513)；所述壳体(511)上设有三号进液口(518)；所述转动单元(513)通过三号导杆(512)固定安装在壳体侧壁上；
所述挡液模块(42)包括一号滑块(421)、一号导杆(422)、浮动块(423)、二号导杆(424)、一号滑动伸缩杆(425)、三号滑块(426)和球形挡块(427)；所述浮动块(423)通过一号导杆(422)与一号滑块(421)固定连接；所述一号滑块(421)在一号滑槽(41)上滑动；所述浮动块(423)下方设有三号滑块(426)；所述三号滑块(426)中设有二号滑槽(428)；所述二号导杆(424)一端与浮动块(423)连接；二号导杆(424)的另一端设有二号滑块(429)、其用于带动三号滑块(426)运动；所述三号滑块(426)通过一号滑动伸缩杆(425)一端与球形挡块(427)固定连接、一号滑动伸缩杆(425)另一端与一号密封仓(4)侧壁固定连接；所述球形挡块(427)与二号进液口(43)配合使用；
所述转动单元(513)包括转动扇叶(514)、一号转动环(515)、震动单元(516)和夹紧单元(7)；所述转动扇叶(514)固定安装在一号转动环(515)上；所述夹紧单元(7)通过震动单元(516)转动安装在一号转动环(515)中；
所述震动单元(516)为螺旋板(517)；所述螺旋板(517)用于使夹紧单元(7)相对于一号转动环(515)转动；
所述夹紧单元(7)包括二号转动环(71)、二号滑动伸缩杆(72)、一号弹簧(73)和夹紧块(74)；所述二号滑动伸缩杆(72)一端与二号转动环(71)固定连接、二号滑动伸缩杆(72)另一端与夹紧块(74)固定连接；二号滑动伸缩杆(72)外套设有一号弹簧(73)；所述二号滑动伸缩杆(72)、一号弹簧(73)和夹紧块(74)配合用于夹紧晶圆(8)。
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