CN117051480B - 晶片处理方法和系统 - Google Patents
晶片处理方法和系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117051480B CN117051480B CN202311030133.9A CN202311030133A CN117051480B CN 117051480 B CN117051480 B CN 117051480B CN 202311030133 A CN202311030133 A CN 202311030133A CN 117051480 B CN117051480 B CN 117051480B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wafer
- annealing
- crucible
- nozzles
- blowing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 127
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims abstract description 56
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 20
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims description 205
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 96
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 14
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 6
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 7
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B29/00—Machines or devices for polishing surfaces on work by means of tools made of soft or flexible material with or without the application of solid or liquid polishing agents
- B24B29/02—Machines or devices for polishing surfaces on work by means of tools made of soft or flexible material with or without the application of solid or liquid polishing agents designed for particular workpieces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
- B24B7/20—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
- B24B7/22—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain
- B24B7/228—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain for grinding thin, brittle parts, e.g. semiconductors, wafers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/36—Carbides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
- C30B33/02—Heat treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
本发明提供了一种晶片处理方法和系统，涉及碳化硅晶片处理技术领域，该方法首先切割晶锭得到晶片，然后对晶片的表面进行研磨，再将晶片放入退火坩埚，然后加热退火坩埚至1600℃‑2300℃，使得晶片的表面处于微熔融状态，再向处于微熔融状态的晶片的表面均匀吹气，从而消除晶片表面的形貌缺陷，冷却后对晶片进行精抛和清洗动作。相较于现有技术，本发明提供的晶片处理方法和系统，在研磨后再进行退火，能够有效消除切割和研磨带来的应力，避免应力反复累积，同时，通过温度控制使得晶片表面处于微熔融状态，并利用吹气方式，能够有效消除表面形貌缺陷，节省了后续的抛光时间，提升了处理效率。
Description
技术领域
本发明涉及碳化硅晶片处理技术领域，具体而言，涉及一种晶片处理方法和系统。
背景技术
碳化硅晶体生长完成后，需要对生长形成的晶锭进行后续处理，现有的晶片处理工艺，通常是将晶锭切割后，首先采用常规退火的方式消除应力，然后研磨(粗磨+精磨)，再进行抛光(粗抛+精抛)，然而，这种方式难以消除切割后芯片表面的划痕等表面缺陷，并需要长时间抛光，影响效率，而且研磨过程中可能再次对芯片表面造成应力，影响晶片的后续外延制程。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种晶片处理方法和系统，其能够消除晶片的表面的缺陷，节省了抛光时间，提升了处理效率，并且改变工序，能够有效消除晶片中的应力，避免应力再次累积。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明提供一种晶片处理方法，包括：
切割晶锭，并得到晶片；
对所述晶片的表面进行研磨；
将所述晶片放入退火坩埚；
加热所述退火坩埚至1600℃-2300℃，以使所述晶片的表面处于微熔融状态；
向处于微熔融状态的所述晶片的表面均匀吹气，以消除所述晶片表面的形貌缺陷；
冷却所述退火坩埚；
精抛所述晶片；
清洗所述晶片。
在可选的实施方式中，加热所述晶片至第一预设温度的步骤，包括：
向所述退火坩埚内通入保护气体；
以3-7℃/min的升温速率加热所述退火坩埚至1300℃，保持1-5h；
以3-7℃/min的升温速率加热所述退火坩埚至1600℃-2300℃，保持48h。
在可选的实施方式中，向处于微熔融状态的所述晶片的表面均匀吹气的步骤，包括：
通过多个第一喷嘴沿法向朝所述晶片的表面喷射氮气，以使所述氮气均匀喷射在所述晶片的表面并向边缘扩散。
在可选的实施方式中，向处于微熔融状态的所述晶片的表面均匀吹气的步骤，包括：
通过多个第二喷嘴从四周朝所述晶片的表面喷射氮气，以使所述氮气均匀喷射在所述晶片的表面。
在可选的实施方式中，加热所述退火坩埚至预设退火温度的步骤之前，所述方法还包括：
匀速旋转所述退火坩埚。
第二方面，本发明提供一种晶片处理系统，适用于如前述实施方式所述的晶片处理方法，包括：
切割装置，所述切割装置用于切割晶锭，并形成晶片；
研磨装置，设置在所述切割装置的出料侧，所述研磨装置用于研磨所述晶片；
退火装置，设置在所述研磨装置的出料侧，所述退火装置用于对所述晶片进行退火；
抛光装置，所述抛光装置设置在所述退火装置的出料侧，用于对所述晶片进行抛光。
其中，所述退火装置包括退火坩埚、温控组件和吹气结构，所述退火坩埚内设置有用于承载所述晶片的支撑架，所述温控组件用于加热所述退火坩埚至预设退火温度，以使所述晶片的表面处于微熔融状态，所述吹气结构设置在所述退火坩埚内，用于向处于微熔融状态的所述晶片的表面均匀吹气。
在可选的实施方式中，所述吹气结构包括吹气支架、氮气源和多个第一喷嘴，所述吹气支架设置在所述支撑架上，所述氮气源设置在所述退火坩埚的内壁上，多个所述第一喷嘴设置在所述吹气支架上，并与所述氮气源连接，且多个所述第一喷嘴位于所述晶片的上方，并对应于所述晶片的表面，每个所述第一喷嘴的喷射方向垂直于所述晶片的表面，用于沿法向朝所述晶片的表面喷射氮气，以使所述氮气均匀喷射在所述晶片的表面并向边缘扩散。
在可选的实施方式中，所述吹气结构还包括多个第二喷嘴，多个所述第二喷嘴设置在所述吹气支架上，并与所述氮气源连接，且多个所述第二喷嘴位于所述晶片的四周，用于从四周朝所述晶片的表面喷射氮气，以使所述氮气均匀喷射在所述晶片的表面，其中所述第一喷嘴和所述第二喷嘴择一喷射。
在可选的实施方式中，所述支撑架包括多个承载支架，每个所述承载支架上可转动地设置有旋转台，所述旋转台用于承载所述晶片，并带动所述晶片转动，所述吹气结构为多个，多个所述吹气结构一一对应地连接于多个所述承载支架，并用于向多个所述晶片的表面均匀吹气。
在可选的实施方式中，所述温控组件包括多个加热器，多个所述加热器设置在所述退火坩埚周围，并与所述退火坩埚相间隔，所述退火坩埚设置在一坩埚承载台上，所述坩埚承载台用于带动所述退火坩埚转动。
本发明实施例的有益效果包括，例如：
本发明实施例提供的晶片处理方法和系统，首先切割晶锭形成晶片，然后对晶片的表面进行研磨，再将晶片放入退火坩埚，然后加热退火坩埚至预设退火温度，使得晶片的表面处于微熔融状态，再向处于微熔融状态的晶片的表面均匀吹气，从而消除晶片表面的形貌缺陷，冷却后对晶片进行精抛和清洗动作。相较于现有技术，本发明提供的晶片处理方法和系统，在研磨后再进行退火，能够有效消除切割和研磨带来的应力，避免应力反复累积，同时，通过温度控制使得晶片表面处于微熔融状态，并利用吹气方式，能够有效消除表面形貌缺陷，节省了后续的抛光时间，提升了处理效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明第一实施例提供的晶片处理方法的步骤框图；
图2为本发明第二实施例提供的晶片处理系统的结构框图；
图3为图2中退火装置的结构示意图；
图4为图3中吹气结构在第一视角下的结构示意图；
图5为图3中吹气结构在第二视角下的结构示意图。
图标：100-晶片处理系统；110-切割装置；130-研磨装置；150-退火装置；151-退火坩埚；152-温控组件；153-吹气结构；154-吹气支架；155-氮气源；156-第一喷嘴；157-第二喷嘴；160-支撑架；161-承载支架；163-旋转台；170-抛光装置；180-隔温板；190-坩埚承载台；200-晶片。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
正如背景技术中所公开的，现有技术中通常采用的是切割-退火-研磨-抛光工序来对晶片进行处理，这种处理方式，难以消除切割后芯片表面的划痕等表面缺陷，并需要长时间研磨+抛光，影响效率，而且研磨过程中可能再次对芯片表面造成应力，影响晶片的后续外延制程。
进一步地，现有技术中还出现了二次退火的工艺，即研磨后再次进行退火，这种方式虽然能够消除结构应力，但是增加了工艺时间，同样影响了效率，并且，简单的退火工艺，仅仅通过温度的变化，并不能有效消除晶片表面的形貌缺陷，因此需要抛光来消除缺陷，且在抛光时需要依次进行粗抛和精抛，抛光时间长，影响处理效率。
为了解决上述问题，本发明提供了一种新型的晶片处理方法和系统，需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
第一实施例
结合参见图1至图5，本实施例提供了一种晶片处理方法，能够消除晶片200的表面的缺陷，节省了抛光时间，提升了处理效率，并且改变工序，能够有效消除晶片200中的应力，避免应力再次累积。
在本实施例中，晶片处理方法包括切割形成晶片200、研磨晶片200、对晶片200进行特殊退火、对晶片200进行精抛以及对晶片200进行清洗等步骤，具体地，该晶片处理方法包括以下步骤：
S1：切割晶锭，并形成晶片200。
具体地，该晶锭可以是前置步骤中长晶形成的碳化硅晶锭，例如可以是通过电阻法生长形成的碳化硅晶锭，切割时可以通过切割装置110以线切割的方式切割形成晶片200，因此在线切割过程中会在晶片200中累积应力。
S2：对晶片200的表面进行研磨。
具体地，可以利用研磨装置130完成研磨，首先进行粗磨工艺，再进行精磨工艺。
S3：将晶片200放入退火坩埚151。
具体地，将研磨完成后的晶片200放入退火坩埚151，退火坩埚151内设置有用于承载所述晶片200的支撑架160，然后将退火坩埚151密闭，退火坩埚151周围设置有多个加热器，能够对退火坩埚151进行加热，并且可以通过中控机对加热器进行控制，从而精确控制退火坩埚151内的温度。同时退火坩埚151放置在一可转动的坩埚承载台190上，利用坩埚承载台190能够带动退火坩埚151转动。
需要说明的是，本实施例中支撑架160可以包括多个承载支架161，每个承载支架161上可转动地设置有旋转台163，旋转台163能够承载晶片200，并带动晶片200转动。因此，在退火坩埚151内可以同时放置多个晶片200，进而方便对多个晶片200同时进行热处理，大大提升了效率。
S4：加热退火坩埚151至预设退火温度，以使晶片200的表面处于微熔融状态。
具体地，在开始加热前，可以先匀速旋转所述退火坩埚151，并匀速转动旋转台163。具体地，可以通过中控机驱动坩埚承载台190底侧的旋转驱动件，从而使得坩埚承载台190保持匀速转动，进而使得退火坩埚151内部各处受热均匀，有利于均匀加热晶片200。
在开始加热时，可以首先向退火坩埚151内通入保护气体；然后以第一升温速率加热退火坩埚151至中间退火温度，保持第一预设时间；再以第二升温速率加热退火坩埚151至预设退火温度，保持第二预设时间。
在本实施例中，保护气体可以是氮气，整个退火过程中保护气体的流速可以是0.2-0.7L/min，第一升温速率为3-7℃/min，中间退火温度为1300℃，第一预设时间为1-5h，从而实现了低温退火，第二升温速率为3-7℃/min，预设退火温度为1600℃-2300℃，达到预设退火温度后恒温保持48h，此时晶片200的表面受高温影响处于微熔融状态，即晶片200的表面一层处于熔融状态，而内层并未收到影响。
S5：向处于微熔融状态的晶片200的表面均匀吹气，以消除晶片200表面的形貌缺陷。
具体地，首先可以通过多个第一喷嘴156沿法向朝晶片200的表面喷射氮气，以使氮气均匀喷射在晶片200的表面并向边缘扩散。然后再通过多个第二喷嘴157从四周朝晶片200的表面喷射氮气，以使氮气均匀喷射在晶片200的表面。其中第一喷嘴156和第二喷嘴157为择一开启状态，即首先开启多个第一喷嘴156向下喷射氮气，此时关闭第二喷嘴157，通过合理调整氮气的速度和流向，使得氮气能够均匀喷射在晶片200的表面，并在晶片200的表面形成均匀的气体压力，消除晶片200表面的大部分缺陷，节省后续的抛光时间。然后关闭多个第一喷嘴156，开启多个第二喷嘴157，由晶片200的四周朝向晶片200的表面中心喷射氮气，通过合理调整氮气的速度和流向，使得氮气能够均匀地喷射在晶片200的表面，进一步消除晶片200表面的缺陷。并且，采用氮气作为喷射气体源，一方面能够避免与晶片200发生反应，另一方面能够补充退火坩埚151内的氮气。
需要说明的是，本实施例中第一喷嘴156和第二喷嘴157可以交替开启，从而形成脉冲气流，对晶片200的表面进行反复喷射，以充分消除晶片200表面的缺陷。进一步地，本实施例中是利用了氮气的气流作用，其能够带动晶片200表面微熔融状态的表层进行均匀重组，例如凸起位置可以填充至凹陷位置，划痕位置可以由周围进行填充，从而使得晶片200表面的微熔融物质重新均匀分布，以此消除表面形貌缺陷。
S6：冷却退火坩埚151。
具体而言，在保温48h后，可以停止加热并进行持续降温，降温时以3-7℃/min持续降温，实现退火，并消除前序步骤中带来的结构应力。
需要说明的是，本实施例中利用第一喷嘴156和第二喷嘴157喷射氮气来消除晶片200表面的缺陷，仅仅是对晶片200的单侧表面进行缺陷消除。因此，在步骤S7后，可以将晶片200翻面，再次执行步骤S6，从而完成对晶片200两侧表面的缺陷消除。
S7：精抛晶片200。
具体地，可以利用抛光装置170对晶片200进行抛光，由于晶片200表面的形貌缺陷得以消除，因此可以直接进行精抛工序，且抛光时间大大缩短，提升了处理效率。
S8：清洗晶片200。
具体地，可以通过清洗装置，利用臭氧水对晶片200的表面进行清洗，从而消除晶片200表面的金属离子。
综上所述，本实施例提供的晶片处理方法，首先切割晶锭形成晶片200，然后对晶片200的表面进行研磨，再将晶片200放入退火坩埚151，然后加热退火坩埚151至预设退火温度，使得晶片200的表面处于微熔融状态，再向处于微熔融状态的晶片200的表面均匀吹气，从而消除晶片200表面的形貌缺陷，冷却后对晶片200进行精抛和清洗动作。相较于现有技术，本实施例提供的晶片处理方法，在研磨后再进行退火，能够有效消除切割和研磨带来的应力，避免应力反复累积，同时，通过温度控制使得晶片200表面处于微熔融状态，并利用吹气方式，能够有效消除表面形貌缺陷，节省了后续的抛光时间，提升了处理效率。
第二实施例
请继续参见图2至图5，本实施例提供了一种晶片处理系统100，适用于如第一实施例中提及的晶片处理方法，采用该晶片处理系统100，能够有效消除切割和研磨带来的应力，避免应力反复累积，同时，通过温度控制使得晶片200表面处于微熔融状态，并利用吹气方式，能够有效消除表面形貌缺陷，节省了抛光时间，提升了处理效率。
本实施例提供的晶片处理系统100，包括沿生产线分布的切割装置110、研磨装置130、退火装置150和抛光装置170，切割装置110用于切割晶锭，并形成晶片200；研磨装置130，设置在切割装置110的出料侧，研磨装置130用于研磨晶片200；退火装置150，设置在研磨装置130的出料侧，退火装置150用于对晶片200进行退火；抛光装置170设置在退火装置150的出料侧，用于对晶片200进行抛光。需要说明的是，此处的出料侧仅仅是工序关系的描述，相邻工序之间可以通过机械手或者人工方式进行运输，在此不作限定。
在本实施例中，晶锭可以是前置步骤中长晶形成的碳化硅晶锭，例如可以是通过PVT法生长形成的碳化硅晶锭，切割装置110可以通过线切割的方式切割晶锭，从而形成晶片200。
退火装置150包括退火坩埚151、温控组件152和吹气结构153，退火坩埚151内设置有用于承载晶片200的支撑架160，温控组件152用于加热退火坩埚151至预设退火温度，以使晶片200的表面处于微熔融状态，吹气结构153设置在退火坩埚151内，用于向处于微熔融状态的晶片200的表面均匀吹气。
在本实施例中，吹气结构153包括吹气支架154、氮气源155和多个第一喷嘴156，吹气支架154设置在支撑架160上，氮气源155设置在退火坩埚151的内壁上，多个第一喷嘴156设置在吹气支架154上，并与氮气源155连接，且多个第一喷嘴156位于晶片200的上方，并对应于晶片200的表面，每个第一喷嘴156的喷射方向垂直于晶片200的表面，用于沿法向朝晶片200的表面喷射氮气，以使氮气均匀喷射在晶片200的表面并向边缘扩散。具体地，吹气支架154设置在支撑架160上，氮气源155可以设置在退火坩埚151的上部，并通过特制耐高温管道与多个第一喷嘴156连接，多个第一喷嘴156均匀分布，且喷射方向竖直向下，从而实现对晶片200的表面进行均匀喷射。
进一步地，在一些实施例中，吹气结构153还包括多个第二喷嘴157，多个第二喷嘴157设置在吹气支架154上，并与氮气源155连接，且多个第二喷嘴157位于晶片200的四周，用于从四周朝晶片200的表面喷射氮气，以使氮气均匀喷射在晶片200的表面，其中第一喷嘴156和第二喷嘴157择一喷射。
需要说明的是，本实施例中温控组件152包覆在退火坩埚151周围，并设置在退火坩埚151的下半区，而支撑架160和晶片200也设置在退火坩埚151的下半区，从而能够保证良好的加热效果。而氮气源155设置在退火坩埚151的上半区，温度相对较低，从而对氮气源155的结构耐高温要求较低，并且也便于管道走线。
为了避免退火坩埚151的上半低温区影响晶片200环境温度的均匀性，本实施例中在退火坩埚151的中部还设置有隔温板180，氮气源155设置在隔温板180上方，同时氮气源155的管道穿过隔温板180并与第一喷嘴156或第二喷嘴157连接。
支撑架160包括多个承载支架161，每个承载支架161上可转动地设置有旋转台163，旋转台163用于承载晶片200，并带动晶片200转动，吹气结构153为多个，多个吹气结构153一一对应地连接于多个承载支架161，并用于向多个晶片200的表面均匀吹气。具体地，多个氮气源155分布在退火坩埚151的上半区，多个吹气支架154一一对应地连接于多个承载支架161，从而使得每个晶片200均能够由第一喷嘴156和第二喷嘴157交替进行吹气，以避免气流相互干涉。并且，旋转台163上设置有固定槽，能够固定晶片200，通过旋转台163带动晶片200转动，能够进一步保证吹气的均匀性，使得缺陷消除的速度更快，效果更好。
需要说明的是，由于旋转台163处于高温环境中，可以同样利用吹氮气的方式吹动旋转台163匀速转动。具体地，在旋转台163的边缘均匀分布有集风板，同时在退火坩埚151的上半区额外设置有氮气源155，并通过管道连接一驱动喷头，该驱动喷头同样设置在吹气支架154上，并朝向旋转台163的边缘喷射氮气，在喷气过程中，集风板受风压作用驱动旋转台163转动，进而带动晶片200转动。当然，此处也可以采用常规的电机带动转动，电机可以设置在退火坩埚151外部，并通过耐高温传动轴伸入退火坩埚151内部并与旋转台163传动连接。
还需要说明的是，本实施例中用于输送氮气的管道上均设置有控制阀门，该控制阀门受中控机控制，实现喷气控制，该控制阀门也位于退火坩埚151的上半区，从而降低高温环境对齐的影响和要求。
当然，本实施例中也可以仅仅通过第一喷嘴156进行吹气动作，而省去第二喷嘴157的结构，以简化结构。
在本实施例中，温控组件152包括多个加热器，多个加热器设置在退火坩埚151周围，并与退火坩埚151相间隔，退火坩埚151设置在一坩埚承载台190上，坩埚承载台190用于带动退火坩埚151转动。具体地，加热器可以是电阻式加热器，并与退火坩埚151相间隔，退火坩埚151可以是石墨坩埚，利用加热器对其进行加热处理。同时，坩埚承载台190底部设置有旋转螺杆，并通过一驱动件带动，例如可以是电机带动，使得坩埚承载台190能够带动退火坩埚151转动。
需要说明的是，在开始加热前，可以先匀速旋转所述退火坩埚151，并匀速转动旋转台163。具体地，可以通过中控机驱动坩埚承载台190底侧的旋转驱动件，从而使得坩埚承载台190保持匀速转动，进而使得退火坩埚151内部各处受热均匀，有利于均匀加热晶片200。
综上所述，本实施例提供的晶片处理系统100，首先利用切割装置110线切割晶锭后形成晶片200，然后通过研磨装置130对晶片200的表面进行研磨，再将晶片200放入退火坩埚151，然后利用加热器加热退火坩埚151至预设退火温度，使得晶片200的表面处于微熔融状态，再利用第一喷嘴156和第二喷嘴157向处于微熔融状态的晶片200的表面交替均匀吹气，从而消除晶片200表面的形貌缺陷，冷却后利用抛光装置170和清洗装置对晶片200进行精抛和清洗动作。相较于现有技术，本实施例提供的晶片处理系统100，在研磨后再进行退火，能够有效消除切割和研磨带来的应力，避免应力反复累积，同时，通过温度控制使得晶片200表面处于微熔融状态，并利用吹气方式，能够有效消除表面形貌缺陷，节省了后续的抛光时间，提升了处理效率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种晶片处理方法，其特征在于，包括：
切割晶锭，并得到晶片(200)；
对所述晶片(200)的表面进行研磨；
将所述晶片(200)放入退火坩埚(151)；
加热所述退火坩埚(151)至1600℃-2300℃，以使所述晶片(200)的表面处于微熔融状态；
向处于微熔融状态的所述晶片(200)的表面均匀吹气，以消除所述晶片(200)表面的形貌缺陷；
冷却所述退火坩埚(151)；
精抛所述晶片(200)；
清洗所述晶片(200)；
其中，加热所述晶片(200)至1600℃-2300℃的步骤，包括：
向所述退火坩埚(151)内通入保护气体；
以3-7℃/min的升温速率加热所述退火坩埚(151)至1300℃，保持1-5h；
以3-7℃/min的升温速率加热所述退火坩埚(151)至1600℃-2300℃，保持48h；
向处于微熔融状态的所述晶片(200)的表面均匀吹气的步骤，包括：
通过多个第一喷嘴(156)沿法向朝所述晶片(200)的表面喷射氮气，以使所述氮气均匀喷射在所述晶片(200)的表面并向边缘扩散；
通过多个第二喷嘴(157)从四周朝所述晶片(200)的表面喷射氮气，以使所述氮气均匀喷射在所述晶片(200)的表面。
2.根据权利要求1所述的晶片处理方法，其特征在于，加热所述退火坩埚(151)至预设退火温度的步骤之前，所述方法还包括：
匀速旋转所述退火坩埚(151)。
3.一种晶片处理系统(100)，适用于如权利要求1所述的晶片处理方法，其特征在于，包括：
切割装置(110)，所述切割装置(110)用于切割晶锭，并形成晶片(200)；
研磨装置(130)，设置在所述切割装置(110)的出料侧，所述研磨装置(130)用于研磨所述晶片(200)；
退火装置(150)，设置在所述研磨装置(130)的出料侧，所述退火装置(150)用于对所述晶片(200)进行退火；
抛光装置(170)，所述抛光装置(170)设置在所述退火装置(150)的出料侧，用于对所述晶片(200)进行抛光；
其中，所述退火装置(150)包括退火坩埚(151)、温控组件(152)和吹气结构(153)，所述退火坩埚(151)内设置有用于承载所述晶片(200)的支撑架(160)，所述温控组件(152)用于加热所述退火坩埚(151)至预设退火温度，以使所述晶片(200)的表面处于微熔融状态，所述吹气结构(153)设置在所述退火坩埚(151)内，用于向处于微熔融状态的所述晶片(200)的表面均匀吹气；
所述吹气结构(153)包括吹气支架(154)、氮气源(155)和多个第一喷嘴(156)，所述吹气支架(154)设置在所述支撑架(160)上，所述氮气源(155)设置在所述退火坩埚(151)的内壁上，多个所述第一喷嘴(156)设置在所述吹气支架(154)上，并与所述氮气源(155)连接，且多个所述第一喷嘴(156)位于所述晶片(200)的上方，并对应于所述晶片(200)的表面，每个所述第一喷嘴(156)的喷射方向垂直于所述晶片(200)的表面，用于沿法向朝所述晶片(200)的表面喷射氮气，以使所述氮气均匀喷射在所述晶片(200)的表面并向边缘扩散；
所述吹气结构(153)还包括多个第二喷嘴(157)，多个所述第二喷嘴(157)设置在所述吹气支架(154)上，并与所述氮气源(155)连接，且多个所述第二喷嘴(157)位于所述晶片(200)的四周，用于从四周朝所述晶片(200)的表面喷射氮气，以使所述氮气均匀喷射在所述晶片(200)的表面，其中所述第一喷嘴(156)和所述第二喷嘴(157)择一喷射。
4.根据权利要求3所述的晶片处理系统(100)，其特征在于，所述支撑架(160)包括多个承载支架(161)，每个所述承载支架(161)上可转动地设置有旋转台(163)，所述旋转台(163)用于承载所述晶片(200)，并带动所述晶片(200)转动，所述吹气结构(153)为多个，多个所述吹气结构(153)一一对应地连接于多个所述承载支架(161)，并用于向多个所述晶片(200)的表面均匀吹气。
5.根据权利要求3所述的晶片处理系统(100)，其特征在于，所述温控组件(152)包括多个加热器，多个所述加热器设置在所述退火坩埚(151)周围，并与所述退火坩埚(151)相间隔，所述退火坩埚(151)设置在一坩埚承载台(190)上，所述坩埚承载台(190)用于带动所述退火坩埚(151)转动。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311030133.9A CN117051480B (zh) | 2023-08-15 | 2023-08-15 | 晶片处理方法和系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311030133.9A CN117051480B (zh) | 2023-08-15 | 2023-08-15 | 晶片处理方法和系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117051480A CN117051480A (zh) | 2023-11-14 |
| CN117051480B true CN117051480B (zh) | 2024-04-16 |
Family
ID=88662190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311030133.9A Active CN117051480B (zh) | 2023-08-15 | 2023-08-15 | 晶片处理方法和系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117051480B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102421934A (zh) * | 2009-02-25 | 2012-04-18 | 晶阳股份有限公司 | 高产量多晶片外延反应器 |
| CN103928294A (zh) * | 2013-01-15 | 2014-07-16 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 选择性外延生长锗硅的晶片预处理方法 |
| CN114864410A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-08-05 | 西北工业大学 | 一种消除化合物半导体晶体表面损伤层的反应气氛退火方法 |
| CN114875481A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-08-09 | 中材人工晶体研究院(山东)有限公司 | 一种物理气相传输法晶体生长炉、制备晶锭的方法及晶锭 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100458502B1 (ko) * | 2000-09-06 | 2004-12-03 | 삼성전자주식회사 | 웨이퍼에 인식 부호를 마킹하는 방법 및 장치 |
-
2023
- 2023-08-15 CN CN202311030133.9A patent/CN117051480B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102421934A (zh) * | 2009-02-25 | 2012-04-18 | 晶阳股份有限公司 | 高产量多晶片外延反应器 |
| CN103928294A (zh) * | 2013-01-15 | 2014-07-16 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 选择性外延生长锗硅的晶片预处理方法 |
| CN114864410A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-08-05 | 西北工业大学 | 一种消除化合物半导体晶体表面损伤层的反应气氛退火方法 |
| CN114875481A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-08-09 | 中材人工晶体研究院(山东)有限公司 | 一种物理气相传输法晶体生长炉、制备晶锭的方法及晶锭 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117051480A (zh) | 2023-11-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8322045B2 (en) | Single wafer apparatus for drying semiconductor substrates using an inert gas air-knife | |
| TWI459441B (zh) | 基板處理方法及基板處理裝置 | |
| CN101638807B (zh) | 硅晶片、硅晶片的制造方法及硅晶片的热处理方法 | |
| JP5485250B2 (ja) | シリコン細棒の製造方法及び製造装置 | |
| WO2009081720A1 (ja) | エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法 | |
| US20100009521A1 (en) | Method of producing semiconductor wafer | |
| US9799535B2 (en) | Heat-treatment furnace | |
| CN117051480B (zh) | 晶片处理方法和系统 | |
| EP1533402B1 (en) | Epitaxial wafer and its manufacturing method | |
| US6387466B1 (en) | Single-crystal silicon wafer | |
| JP2002028921A (ja) | 多結晶シリコン棒の製造方法 | |
| CN109137068B (zh) | 一种单晶硅片的退火方法 | |
| CN110643961B (zh) | 一种半导体设备的使用方法 | |
| KR20190040328A (ko) | 실리콘 웨이퍼 연마 방법, 실리콘 웨이퍼 제조 방법 및 실리콘 웨이퍼 | |
| CN116598191A (zh) | 一种大尺寸蓝宝石晶圆平坦化方法 | |
| JP4248804B2 (ja) | 半導体ウェーハおよび半導体ウェーハの製造方法 | |
| WO2015102183A1 (ko) | 내구성이 향상된 플라즈마 처리 장비용 단결정 실리콘 부품 및 이의 제조 방법 | |
| US20220410432A1 (en) | Ingot temperature controller and wire sawing device having same | |
| KR102483501B1 (ko) | 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법 | |
| JPS6016416A (ja) | 気相成長装置 | |
| JPH05190468A (ja) | 減圧ｃｖｄ装置 | |
| CN115369486B (zh) | 一种解决异常硅棒电阻虚高与导电类型反转的方法 | |
| CN113369986B (zh) | 一种晶圆防护罩的制备方法 | |
| JP2004228462A (ja) | ウエーハの熱処理方法及び熱処理装置 | |
| JP5531385B2 (ja) | 枚葉式熱処理装置のプロセスチャンバーの冷却方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |