CN1753154A - 一种晶圆氧化膜边缘的去除方法及装置 - Google Patents

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张果虎
王喆
王敬
徐继平
刘斌
万关良
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Abstract

一种晶圆氧化膜边缘的去除方法及装置，该方法包括以下几个步骤：将放有晶圆硅片的片架对准转轮，使硅片与转轮接触；转动转轮，带动片架内硅片转动，转轮上布袋浸有的氢氟酸与硅片氧化膜边缘作用；与电机转动的同时，开动位于片架上方的风机，调节箱体内空气中氢氟酸的浓度；取出片架，检测晶圆氧化膜边缘。本发明的优点是：片架位于转轮的上方，转轮上有由布条包覆形成的布袋，片架内的硅片与转轮接触，转轮的下方设有氢氟酸槽，依靠转轮上布袋浸有的氢氟酸，在转轮转动的同时，硅片边缘上的二氧化硅被氢氟酸清洗，整个工艺和设备均简单，成本低，操作方便，效率高，便于推广应用。

Description

一种晶圆氧化膜边缘的去除方法及装置
技术领域
本发明涉及一种去除作为硅外延衬底的硅片氧化膜边缘的方法及装置，特别是一种晶圆氧化膜边缘的去除方法及装置。
背景技术
外延片是生产集成电路的基础材料之一，因而，生产外延片用的衬底材料的需求量越来越大。在硅外延片的生产过程中，存在杂质的外扩散和自掺杂。已有的外延炉(例如，应用材料公司的处延炉)由石英钟罩，石墨加热器，RF线圈等组成，在外延生产过程中，石英钟罩和石墨加热器都沉淀了硅和外延过程当中使用的掺杂杂质，通常的外延温度在1100-1250℃之间，这些杂质在反应当中会不断地进入到处延层当中，人们把这些杂质叫外扩散杂质。所述的外延衬底是重掺杂硅片，在如此高的反应温度下，在外延炉内，上述外延衬底硅片体内的杂质也会从硅片内部扩散出来，而这些杂质被称为自掺杂杂质，这种自掺杂现象直接影响了外延片的质量。
已有解决自掺杂的办法有两种：一、利用外延过程当中的腐蚀包硅产生的多晶硅在外延过程的质量迁移，在衬底片的背面形成多晶硅，对衬底片的杂质进行封堵，二、是在衬底片的背面生长上一层二氧化硅，由于杂质在硅当中的扩散系数远大于其在二氧化硅当中的扩散系数，利用二氧化硅对衬底片的杂质进行封堵。如果采取硅衬底片的背面生长一层二氧化硅的办法来封堵衬底片杂质扩散，但是随之而来的是：硅片在生长二氧化硅的同时，其边缘也生长了二氧化硅，而这边缘二氧化硅在硅外延的过程当中会对正面的外延层的晶体质量有较大的影响，因此，必须去除边缘氧化膜。
已有的晶圆氧化膜边缘去除的方法有：边缘抛光；湿法刻蚀；干法刻蚀。
边缘抛光工艺：将要去除二氧化硅的硅片放到边抛机上，利用化学和机械原理将硅片的边缘的二氧化硅抛去，以达到边缘二氧化硅的去除目的，该方法优点是可以将二氧化硅去除干净，缺点是加工成本太高(设备成本高)，加工效率太低。
湿法和干法刻蚀工艺：利用制造集成电路工艺中的光刻工艺，将硅片不需要去除的部分保护好，是一片一片地加工，加工速度较慢，而且还必须有光刻的设备和材料，加工成本高和加工速度低是其方法的缺点。在保护好要保护的部分后，将硅片放到氢氟酸当中的去除方法即湿法刻蚀，将硅片放到氢氟酸蒸汽当中的去除方法即干法刻蚀，在这个工序中可以整篮加工。
上述方法虽工艺成熟，但加工成本高，加工效率很低，通常是一片一片加工。因此有必要提供一种新型的晶圆氧化膜边缘去除方法及装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种晶圆氧化膜边缘的去除方法及装置，该方法工艺简单，装置简便，成本低，操作方便，效率高，成本低。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：一种晶圆氧化膜边缘的去除方法，它包括以下几个步骤：将放有晶圆硅片的片架对准转轮，使硅片与转轮接触；转动转轮，带动片架内硅片转动，转轮上布袋浸有的氢氟酸与氧化膜边缘作用；与电机转动的同时，开动位于片架上方的风机，调节箱体内空气中氢氟酸的浓度；取出片架，检测晶圆氧化膜边缘。
一种晶圆氧化膜边缘去除装置，它包括工作箱、位于箱体底部氢氟酸槽，酸槽的上方设一工作台，工作台上装有转动轴，转动轴上装有转轮，转轮上有由布条包覆形成的布袋，布袋的一部分浸入氢氟酸槽，转轮上的布袋与放入片架中的每一硅片的下缘接触，工作箱箱体顶部装有风机，箱体上装有排风管。
本装置还有片架定位机构，机构可以是片架上设卡槽，工作台上设定位块，卡槽与定位块配合等。
附图说明
图1：为本发明的去除氧化膜边缘的工艺框图
图2a：为本发明提供的去边机主剖视图
图2b：为图4a俯视图
图2c：为图4a左视图
图3a：为包覆转轮表面用的布条主视图
图3b：为图3a的左视图
图4a：硅片去除二氧化硅前的主视图
图4b：图4a的俯视图
图5a：硅片去除二氧化硅后的主视图
图5b：图5a的俯视图
具体实施方式
如图1所示，13为将片架放至工作台上并对准转轮，使片架内硅片与转轮接触的片架定位工序，14为开动电机，转轮转动，带动片架内的硅片转动，转轮上布袋浸有的氢氟酸与氧化膜作用，去除硅片边缘的工序，与电机转动的同时，开动位于片架上方的风机，调节箱体内空气中氢氟酸的浓度，即箱体内空气调节，15为取出片架，检测硅片。合格的硅片(背封片)经抛光加工、抛光片检验、抛光清洗，该抛光片即可包装出品。
在进行上述正式运作前需要作一些准备工作及试运行。例如：清洁去边机箱体内部(做到无异物)；配制氢氟酸溶液；安装好转轮上的布条(称抛光布)；将氢氟酸倒入氢氟酸槽内；将有二氧化硅膜的硅片放入片架内；将片架放到去边机的工作台上，使硅片与转轮接触；开机并调整转速及风量；通过观察盖，观察片架内的硅片是否转动均匀；操作一定时间后，将片架转180度，再操作一定时间；取出片架；检测硅片边缘去除效果(见图4a、图4b、图5a、图5b，图中，12为二氧化硅，11为硅片)。
实施例1
做好所有的准备工作，并用两片硅片试机，随后按图1的步骤进行正式运作。本实施例中采用两个氢氟酸槽，每个片架内的硅片为25枚片子，配制的氢氟酸的浓度为HF与H2O的重量比为1∶15，控制水用量的多少来调整氢氟酸的浓度，但氢氟酸的浓度不应太低，否则工作时间太长，如果氢氟酸的浓度过高，则容易出现偏差，一般HF与H2O的重量比控制在1-5∶15。转轮的转速加快，效率可以提高，但氢氟酸容易带出，因此转轮的转速控制在1-100转/分。风机的转速控制在5至120转/分，排风量为5-15升/分，以便清洁箱体内的空气，一般控制氢氟酸的浓度在2％之内。在本实施例中，如果氢氟酸的浓度是HF与H2O的重量比为1∶15，其去膜边缘时间约40-60分钟(即先20-30分钟，将片架转180度后再操作20-30分钟)。
边缘去除宽度通常为0.2-3MM，一般去膜边缘时间在50-80分钟之间。
如图2a、图2b、图2c所示，晶圆氧化膜边缘去除装置包括：工作箱8、位于箱体底部的氢氟酸槽4，酸槽的上方设一工作台3，工作台上装有转动轴，转动轴上装有转轮，9为电机，转轮上包覆布条，布条可采用如图3a、图3b的结构，图3a、图3b中，布条的上平面宽度大于下片面的宽度，这种结构的布条，当布条粘在(包覆)转轮2上后，由于布条的上表面宽度大于下表面宽度，上表面的边缘会接触得更好，避免产生缝隙。图3a、图3b的实施例中，布条的上平面宽度a为33mm，下平面宽度b为30mm，厚度h为1.2mm。布条粘在(包覆)转轮的周边之外，转轮的两端也要用胶粘紧(形成布袋)。布袋的作用除了送氢氟酸外还可以使硅片运动均匀，布条采用合成纤维布。布袋的一部分浸入氢氟酸槽内，需要除去氧化膜边缘的硅片放在片架1的隔槽内，片架的底部开有通槽，转轮上的布袋与放入片架1中的每一硅片5的下缘接触，片架为世界通用的抛光片包装盒内的片架，片架为已有技术，片架的牌号为Entegris ULTRAPAK 150mm u.s patents 49662845025926。本发明中的片架设有与工作台定位用的定位块10配合的卡槽，也可以采用其它方式的定位结构，例如螺钉、螺孔连结等，以适用于不同型号的片架，位置确定后将定位块卡在片架的卡槽内，并固定。工作箱箱体顶部装有风机6，7为装在箱体侧面的排风管，排风管位于箱体的侧面。
本发明的优点是：片架位于转轮的上方，转轮上有由布条包覆形成的布袋，片架内的硅片与转轮接触，转轮的下方设有氢氟酸槽，依靠转轮上布袋浸有的氢氟酸，在转轮转动的同时，硅片边缘上的二氧化硅被氢氟酸清洗，整个工艺和设备均简单，成本低，操作方便，效率高，便于推广应用。

Claims (9)

1、一种晶圆氧化膜边缘的去除方法，其特征在于它包括以下几个步骤：
(1)、将放有晶圆硅片的片架对准转轮，使硅片与转轮接触；
(2)、转动转轮，带动片架内硅片转动，转轮上布袋浸有的氢氟酸与氧化膜边缘作用；
(3)、与电机转动的同时，开动位于片架上方的风机，调节箱体内空气中氢氟酸的浓度；
(4)、取出片架，检测晶圆氧化膜边缘。
2、根据权利要求1所述一种晶圆氧化膜边缘的去除方法，其特征在于：
所述的氢氟酸的浓度控制在：HF与H2O的重量比为1-5∶15。
3、根据权利要求1或2所述一种晶圆氧化膜边缘的去除方法，其特征在于：所述的转轮的转速在1-100转/分。
4、根据权利要求1或2所述一种晶圆氧化膜边缘的去除方法，其特征在于；所述的风机的转速为5-120转/分
5、一种晶圆氧化膜边缘去除装置，其特征在于；它包括工作箱、位于箱体底部氢氟酸槽，氢氟酸槽的上方设一工作台，工作台上装有转动轴，转动轴上装有转轮，转轮上有由布条包覆所形成的布袋，布袋的一部分浸入氢氟酸槽，转轮上方设有片架，转轮上的布袋与放入片架中的每一硅片的下缘接触，工作箱箱体顶部装有风机，箱体上还装有排风管。
6、根据权利要求5所述的一种晶圆氧化膜边缘去除装置，其特征在于：所述的片架设有与工作台相配合的片架定位结构。
7、根据权利要求6所述的一种晶圆氧化膜边缘去除装置，其特征在于：所述的片架定位结构为卡槽，该卡槽与工作台上的定位块配合。
8、根据权利要求5或7所述的一种晶圆氧化膜边缘去除装置，其特征在于：所述的包覆转轮的布条为上表面宽度大于下表面宽度。
9、根据权利要求5或7所述的一种晶圆氧化膜边缘去除装置，其特征在于：转轮与布条的连接是胶粘连接。
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