CN112768347A - 一种降低晶圆片损伤层厚度偏差值的腐蚀工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种降低晶圆片损伤层厚度偏差值的腐蚀工艺，步骤包括：执行将若干晶圆片同步进入药液内并稳定放置，且所有所述晶圆片的V型槽均朝同一方向设置；控制所述晶圆片在所述药液内以设定转速同步旋转(N+0.5)圈，N为大于1的整数；再提取所述晶圆片离开药液；其中，所述晶圆片从进入所述药液至稳定放置所用时间与所述晶圆片从静置完成后到完全被提取离开所述药液所用时间相同。本发明可使晶圆片进而保证先进入槽体中药液的部位先离开药液，最大限度地缩小晶圆片双面腐蚀厚度的差值，提高晶圆片腐蚀厚度的均匀性和一致性，从而为后续抛光加工获得合格的几何参数奠定基础，提高生产效率。

Description

一种降低晶圆片损伤层厚度偏差值的腐蚀工艺

技术领域

本发明属于半导体硅片加工技术领域，尤其是涉及一种降低晶圆片损伤层厚度偏差值的腐蚀工艺。

背景技术

半导体硅片减薄研磨后，在硅片表面有一层机械损伤层，主要是硅，在抛光之前必须要进行去除，现有均采用碱液腐蚀进行去除，腐蚀损伤层厚度的均匀性直接影响着几何参数中的TTV和理化测试结果，甚至影响到后道工序的生产。现有腐蚀工艺中，晶圆片进入腐蚀槽后再按照原始进入放置的状态被取出，但这种操作容易使先进入的部位后被取出，而不是先进先出设置，导致先进入的部分浸入药液时间长，其腐蚀的厚度要大，从而导致先进入的部分与后进入的部分的损伤层厚度去除不均匀，致使腐蚀后两端厚度偏差较大，达到400-500nm，严重影响晶圆片产品质量。

发明内容

本发明提供一种降低晶圆片损伤层厚度偏差值的腐蚀工艺，解决了现有技术中腐蚀厚度不均匀、偏差值较大的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种降低晶圆片损伤层厚度偏差值的腐蚀工艺，步骤包括：

执行将若干晶圆片同步进入药液内并稳定放置，且所有所述晶圆片的V型槽均朝同一方向设置；

控制所述晶圆片在所述药液内以设定转速同步旋转(N+0.5)圈，N为大于1的整数；

再提取所述晶圆片离开药液；

其中，所述晶圆片从进入所述药液至稳定放置所用时间与所述晶圆片从静置完成后到完全被提取离开所述药液所用时间相同。

进一步的，所述晶圆片进入所述药液时，所述晶圆片的V型槽均竖直朝上设置；所述晶圆片旋转静置后，所述V型槽均竖直朝下设置且直至被取出。

进一步的，所述晶圆片从进入所述药液至稳定放置这一期间所用时间为8-10s。

进一步的，所述晶圆片沿顺时针方向旋转，且其旋转速度恒定。

进一步的，所述晶圆片旋转所用的时间为80-100s。

进一步的，所述药液为氢氧化钾纯溶液，其质量浓度为42-48％；优选地，其质量浓度为45％。

进一步的，在整个过程中，所述药液的温度始终为80-85℃。

进一步的，所述氢氧化钾的循环流量为22-35L/min。

进一步的，从所述晶圆片进入所述药液中至离开所述药液中，还包括向所述药液通入氮气鼓泡的步骤。

进一步的，沿所述晶圆片竖直放置的宽度方向上均设有所述氮气，所述氮气沿所述晶圆片外缘斜向上鼓泡，所述氮气喷射的方向与所述晶圆片竖直直径的夹角为35-45°。

采用本发明设计一种降低晶圆片损伤层厚度偏差值的腐蚀工艺，确保先进入药液中的晶圆片的部位先离开药液，也就是保证先进先出；且同时要求晶圆片完全进入药液所用时间与其完全离开药液被提取所用时间相同，同时尽量缩短其旋转后在药液中的静置缓冲时间，从而最大限度地保证所有晶圆片在药液中被腐蚀的时间相同，降低晶圆片表面损伤层厚度偏差值并使偏差值从400-500nm降低至150-200nm，提高晶圆片表面平坦度。

附图说明

图1是本发明一实施例的腐蚀工艺所用装置的结构示意图；

图2是本发明一实施例的腐蚀工艺的流程图。

图中：

10、槽体20、调整杆30、晶圆片

40、氮气管

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

具体地，本实施例提出的一种降低晶圆片损伤层厚度偏差值的腐蚀工艺，是在如图1所示的装置内进行，包括槽体10和三个调整杆20，槽体10为长方体结构，调整杆20上设有若干用于放置晶圆片30的环形卡槽，调节杆20一端活动固设在槽体10的一端，另一端被外设的发动机统一驱动控制。晶圆片竖直放置到卡槽上，调节杆20同步旋转从而带动晶圆片30也同步随着旋转，不仅利于晶圆片30在槽体10中的腐蚀；而且也可使其晶圆片30上的V型槽均朝同一个方向设置，进而控制晶圆片30旋转的圈数。

在槽体10内还设有用于鼓泡的氮气管40，氮气管40沿槽体10的长度方向对称设置在调整杆20所围成的半圆形结构的图形范围外，且位于晶圆片30的下方，避免在旋转过程中，从氮气管40喷出的液流影响晶圆片30放置的稳定性。沿氮气管40的长度方向设置的氮气气流均覆盖晶圆片30放置的宽度方向，且从排气孔排出的氮气朝远离晶圆片30一侧斜向上喷射。从排气孔排出的氮气与晶圆片30的纵向轴线的夹角α为35-45°。

一种降低晶圆片损伤层厚度偏差值的腐蚀工艺，如图2所示，步骤包括：

S1：将晶圆片30进入药液并稳定放置

通过机械手将若干竖直设置的晶圆片同步进入载有药液的槽体10中，在槽体10中设有用于承载晶圆片并可控制晶圆片旋转移动的调整机构，并以一定速度缓慢进入药液内，直至稳定放置；在这一过程中，所有晶圆片30的V型槽均朝同一方向设置，在本实施例中，均竖直向上设置。

在这一过程中，所有晶圆片30的V型槽均同向设置且均竖直朝上设置，这一方式有利于观察晶圆片30的位置。

优选地，从晶圆片30进入药液开始直至其被稳定放置到卡槽23上的时间为8-10s。

进一步的，药液为氢氧化钾纯溶液，其质量浓度为42-48％；优选地，其质量浓度为45％。且药液温度始终保持在80-85℃。同时为了保证这一浓度的设置，要求氢氧化钾药液的循环流量为22-35L/min。

S2：控制晶圆片30同步旋转(N+0.5)圈

控制调整杆20旋转，从而带动晶圆片30在药液内旋转，所有调整杆20均同向旋转，在本实施例中，调整杆20均顺时针方向旋转，且其旋转速度恒定，为12-25°/s，且调整杆20带动晶圆片30在药液中旋转所用的时间为80-100s。在这一过程中，还包括外设机械手抓取晶圆片30的时间，即调整杆20旋转完成后停止；等待机械手入液抓取晶圆片30以静置缓冲一段时间，晶圆片30被抓取完成后，再被提取离开槽体10。

调整杆20以12-25°/s的转速带动晶圆片30同步旋转(N+0.5)圈，N为大于1的整数，也即是带动晶圆片30旋转若干整圈后再旋转180°，使V型槽的开口竖直朝下设置，晶圆片30旋转静置后，V型槽均竖直朝下设置且直至被取出，进而使晶圆片30中先进入药液面的部位朝上设置，当被提取时先离开药液液面，由于控制被放置和被提取的时间相同，从而使晶圆片30中先进入的部位被率先离开，保证先进先出的操作，在其它腐蚀条件不变的情况下，从而保证晶圆片30在药液中腐蚀时间的一致性，进而使得最大限度地降低晶圆片30双侧各位置减薄厚度的差值的变化幅度范围，提高晶圆片30腐蚀厚度的均匀性和一致性，从而为后续抛光加工获得合格的几何参数奠定基础，提高生产效率。

为了进一步保证药液分散的均匀性，从晶圆片30进入药液中起至其离开药液这一过程中，也就是在腐蚀全过程中，还包括一直向药液通入氮气鼓泡的步骤。就是沿晶圆片30竖直放置的宽度方向上均设有氮气，也就是通过设置在晶圆片30竖直放置的双侧设置一向药液内排氮气的氮气管40，从氮气管40中排出的氮气沿晶圆片30的外缘斜向上鼓泡，氮气喷射的方向与晶圆片30竖直直径的夹角α为35-45°。避免在旋转过程中，从氮气管40喷出的气流影响晶圆片30放置的稳定性。同时这一角度即不会远离晶圆片30的距离太远，也不会影响到晶圆片30旋转的稳定性；而且，这一角度，可进一步保证药液分布的均一性，使晶圆片30双面腐蚀更加均匀一致。

S3：提取晶圆片30离开药液

控制晶圆片30稳定地从进入药液中提取并完全离开药液液面，其中，晶圆片30从进入药液至稳定放置所用时间与晶圆片30从静置完成后到完全被提取离开药液所用时间相同。所用时间为8-10s。

实施例一：

对晶圆片30直径为300mm的晶圆片进行腐蚀，具体如下：

S1：将晶圆片30进入药液并稳定放置

通过移动机械手竖直夹取若干个晶圆片30并竖直地进入药液中，其中，所有晶圆片30的V型槽均朝上竖直设置；从进入药液到放置离开所用的时间为8s。

其中，药液质量浓度为45％的氢氧化钾纯溶液，药液恒定温度为82℃，且药液的循环流量为30L/min；且同步向药液内沿晶圆片30的外缘斜向上通入氮气鼓泡，氮气喷射的方向与晶圆片30竖直直径的夹角α为45°。

S2：控制晶圆片30同步旋转

晶圆片30稳定放置后，控制调整杆20顺时针旋转晶圆片30完成7圈后再旋转半圈，即旋转7.5圈后，使所有晶圆片70的V型槽均竖直朝下设置，在这一过程中，晶圆片70被旋转的时间为85s。同时静置缓冲5s，在静置缓冲时间内，被机械手完全卡抓固定，此时所有晶圆片的V型槽均竖直朝下设置，以被下一步被提取。

S3：提取晶圆片30离开药液

控制机械手将所有晶圆片30提取出，并完全离开药液，这一过程中共用时间为8s，其被提取和被放置的时间都相同。

1、本发明设计的减薄减薄工艺，可精准控制晶圆片旋转的角度并使所有晶圆片中的V型槽均同步同向移动，以使晶圆片中的V型槽进入槽体中的位置与其离开槽体时所在的位置不同，使V型槽相对于初始进入的方向旋转180°，从而使得晶圆片双侧的所有部位在槽体内被腐蚀的时间相同，进而保证先进入槽体中药液的部位先离开药液，最大限度地缩小晶圆片双面腐蚀厚度的差值，提高晶圆片腐蚀厚度的均匀性和一致性，从而为后续抛光加工获得合格的几何参数奠定基础，提高生产效率。

2、本发明提出的减薄工艺，确保先进入药液中的晶圆片的部位先离开药液，也就是保证先进先出；且同时要求晶圆片完全进入药液所用时间与其完全离开药液被提取所用时间相同，同时尽量缩短其旋转后在药液中的静置缓冲时间，从而最大限度地保证所有晶圆片在药液中被腐蚀的时间相同，降低晶圆片表面损伤层厚度偏差值并使偏差值从400-500nm降低至150-200nm，提高晶圆片表面平坦度。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种降低晶圆片损伤层厚度偏差值的腐蚀工艺，其特征在于，步骤包括：执行将若干晶圆片同步进入药液内并稳定放置，且所有所述晶圆片的V型槽均朝同一方向设置；

控制所述晶圆片在所述药液内以设定转速同步旋转(N+0.5)圈，N为大于1的整数；

再提取所述晶圆片离开药液；

其中，所述晶圆片从进入所述药液至稳定放置所用时间与所述晶圆片从静置完成后到完全被提取离开所述药液所用时间相同。

2.根据权利要求1所述的一种降低晶圆片损伤层厚度偏差值的腐蚀工艺，其特征在于，所述晶圆片进入所述药液时，所述晶圆片的V型槽均竖直朝上设置；所述晶圆片旋转静置后，所述V型槽均竖直朝下设置且直至被取出。

3.根据权利要求1或2所述的一种降低晶圆片损伤层厚度偏差值的腐蚀工艺，其特征在于，所述晶圆片从进入所述药液至稳定放置这一期间所用时间为8-10s。

4.根据权利要求3所述的一种降低晶圆片损伤层厚度偏差值的腐蚀工艺，其特征在于，所述晶圆片沿顺时针方向旋转，且其旋转速度恒定。

5.根据权利要求4所述的一种降低晶圆片损伤层厚度偏差值的腐蚀工艺，其特征在于，所述晶圆片旋转所用的时间为80-100s。

6.根据权利要求1-2、4、5任一项所述的一种降低晶圆片损伤层厚度偏差值的腐蚀工艺，其特征在于，所述药液为氢氧化钾纯溶液，其质量浓度为42-48％；优选地，其质量浓度为45％。

7.根据权利要求6所述的一种降低晶圆片损伤层厚度偏差值的腐蚀工艺，其特征在于，在整个过程中，所述药液的温度始终为80-85℃。

8.根据权利要求7所述的一种降低晶圆片损伤层厚度偏差值的腐蚀工艺，其特征在于，所述氢氧化钾的循环流量为22-35L/min。

9.根据权利要求1-2、4、7-8任一项所述的一种降低晶圆片损伤层厚度偏差值的腐蚀工艺，其特征在于，从所述晶圆片进入所述药液中至离开所述药液中，还包括向所述药液通入氮气鼓泡的步骤。

10.根据权利要求9所述的一种降低晶圆片损伤层厚度偏差值的腐蚀工艺，其特征在于，沿所述晶圆片竖直放置的宽度方向上均设有所述氮气，所述氮气沿所述晶圆片外缘斜向上鼓泡，所述氮气喷射的方向与所述晶圆片竖直直径的夹角为35-45°。

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