一种低成本、高产能的硅片二氧化硅边缘去除方法
【专利摘要】本发明提供一种低成本、高产能的硅片二氧化硅边缘去除方法，其工艺流程是将将经过背损伤、背封之后的硅片进行系统定位→定位好的硅片进行酸腐蚀去除硅片边缘的SiO2膜→酸腐后硅片清洗，其特征在于，所述酸腐后的硅片清洗方法是采用含有氢氧化钙的水溶液进行清洗，利用氢氧化钙与氢氟酸的中和反应冲洗硅片，清洗时间为15-18s。解决了瓶颈问题，在保证产品质量前提下，不仅提升了加工速率，而且降低了加工成本。
【专利说明】一种低成本、高产能的硅片二氧化硅边缘去除方法
【技术领域】
[0001]本发明创造涉及半导体晶圆硅抛光片的背处理技术，具体是一种低成本、高产能的硅片二氧化硅边缘去除方法。
【背景技术】
[0002]硅晶圆抛光片的加工一般主要包括切片、倒角、磨片、腐蚀、背处理、抛光、清洗等制程，其中背处理制程一般包括背损伤处理、背封处理和边缘氧化膜去除处理等。边缘氧化膜去除处理是硅晶圆抛光片加工的重要制程，对抛光片以及后道外延和IGBT (InsulatedGate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)器件的良率起着至关重要的作用。
[0003]因为二氧化硅边缘去除投入自动化生产，其生产过程中使用到大量纯水将会加重成本；并且受工艺要求限制了其加工速率，形成了整条生产链条瓶颈。
【发明内容】
[0004]本发明创造的目的是为了解决瓶颈问题，在保证产品质量前提下，提升加工速率，降低加工成本，提供一种低成本、高产能的硅片二氧化硅边缘去除方法。
[0005]为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是:
[0006]一种低成本、高产能的硅片二氧化硅边缘去除方法，其工艺流程是将将经过背损伤、背封之后的硅片进行系统定位一定位好的硅片进行酸腐蚀去除硅片边缘的Si02膜一酸腐后硅片清洗，所述酸腐后的硅片清洗方法是采用含有氢氧化钙的水溶液进行清洗，利用氢氧化钙与氢氟酸的中和反应冲洗硅片，清洗时间为15-18S。
[0007]所述含有氢氧化钙的水溶液的添加比例是每1L水里添加2.3?3.0g氢氧化钙固体。
[0008]所述酸腐后的硅片清洗方法中氢氧化钙的添加方式是采用无尘布将组分量的氢氧化钙固体包裹起来，放入含有组分量纯水的水槽中。
[0009]优选地，所述酸腐后的硅片清洗方法是先将1.85g氢氧化钙固体包裹在1张无尘布中，放入注有680mL纯水的水槽中，然后利用水槽中的含有氢氧化钙的水溶液对所述酸腐后的硅片进行冲洗，冲洗时间为17s。
[0010]所述酸腐蚀去除硅片边缘的3102膜的过程中酸腐蚀液是由分析纯质量分数为40%的氢氟酸和纯水按照1:1配比混合稀释而成的HF腐蚀溶液。
[0011]本发明创造旨在利用Ca(0H)2和HF反应的原理，缩短现有工艺的水洗时长和所用纯水量，有益效果是:(l)Ca(0H)2和HF 二者反应后保证了硅片和吸盘的pH值为中性，彻底洗净氢氟酸，提高产品质量；(2)利用碱性物质氢氧化钙和氢氟酸的中和反应节省了过量的纯水；(3)缩短水洗时长，解决瓶颈问题，提高了产能。
【具体实施方式】
[0012]本发明创造的具体操作方法如下:[0013](1)上料机械手将经过背损伤、背封之后的硅片从片蓝中取出，将其放在硅片中心定位系统的定位台上定位；
[0014](2)上料机械手将定位好的硅片取走，放到蚀刻工位的酸腐蚀槽中，对硅片进行酸腐蚀，以除去硅片边缘的Si02膜，该过程中HF注入酸槽用时20秒，静置5秒；
[0015](3)传递机械手将腐蚀完的硅片取走，放到清洗工位上；
[0016](4)先将配方量的氢氧化钙固体包裹在1张无尘布中，放入注有相应配方量的纯水的水槽中，然后利用水槽中的含有氢氧化钙的水溶液对所述酸腐后的硅片进行冲洗，冲洗时间为15~18s，此过程利用氢氧化钙与氢氟酸的中和反应冲洗硅片，同时冲洗传递机械手的胶圈吸盘；
[0017](5)用纯水冲洗传递机械手的胶圈吸盘10s，烘干5秒，继续加工下一片已经定位好的娃片。
[0018]以下结合具体实验例对本发明创造做更详细的介绍。
[0019]实验例1
[0020]实验材料:重掺Sb背封片50片、无尘布1张、氢氧化钙1.85g、纯水600mL ；
[0021]实验方法:(1)将1.85g氢氧化钙包裹在1张无尘布中，放入盛有600mL纯水的水槽中；(2)设定水洗时间为15秒；(3)运行自动去边机，秒表计时；(5)在荧光灯下用显微镜检验娃片边缘二氧化娃去除量是否符合检验标准(检验标准为:边缘去除量边缘去除量偏差Λ < 0.5mm)。
[0022]实验数据如下:检测加工后硅片参考面左、中、右，和硅片的左侧、右侧和底部去除量，其数据分别为:`
[0023]F-L (指参考面左侧去除量):1.55mm ;F_M (指参考面中间去除量):1.55mm ；F-R (指参考面右侧去除量):1.55mm ；L (指直径方向左侧去除量):1.5mm ；R (指直径方向右侧去除量):1.5mm ；B (指直径方向底部去除量):1.5mm，边缘去除量偏差Λ =0.05mm
[0024]实验结论:冲洗时长满足上料机械手与两个传递机械手运转动作平衡，但硅片表面有酸印，边缘去除量符合检验标准。
[0025]实验例2
[0026]实验材料:重掺Sb背封片50片、无尘布1张、氢氧化钙1.85g、纯水800mL ；
[0027]实验方法:(1)将1.85g氢氧化钙包裹在1张无尘布中，放入盛有600mL纯水的水槽中；(2)设定水洗时间为18秒；(3)运行自动去边机，秒表计时；(5)在荧光灯下用显微镜检验硅片边缘二氧化硅去除量是否符合检验标准(检验标准为:边缘去除量1_2_，Δ
<0.5mm)。
[0028]实验数据如下:检测加工后硅片参考面左、中、右，和硅片的左侧、右侧和底部去除量，其数据分别为:
[0029]F-L: 1.55mm ;F_M: 1.55mm ;F_R: 1.55mm ；L:1.5mm ；R:1.5mm ；B:1.5mm, Δ =0.05mm
[0030]实验结论::冲洗时长满足上料机械手与两个传递机械手运转动作平衡，上料机械手仍需等待传递机械手1至2秒钟，硅片表面以及边缘去除量均符合检验标准。
[0031]实验例3
[0032]实验材料:重掺Sb背封片50片、无尘布1张、氢氧化钙1.85g、纯水680mL ；
[0033]实验方法:(1)将1.85g氢氧化钙包裹在1张无尘布中，放入盛有600mL纯水的水槽中；(2)设定水洗时间为17秒；(3)运行自动去边机，秒表计时；(5)在荧光灯下用显微镜检验硅片边缘二氧化硅去除量是否符合检验标准(检验标准为:边缘去除量1_2_，Δ
<0.5mm)。
[0034]实验数据如下:检测加工后硅片参考面左、中、右，和硅片的左侧、右侧和底部去除量，其数据分别为:
[0035]F-L: 1.55mm ;F_M: 1.55mm ;F_R: 1.55mm ；L:1.5mm ；R:1.5mm ；B:1.5mm, Δ =0.05mm
[0036]实验结论::冲洗时长满足上料机械手与两个传递机械手运转动作平衡，硅片表面以及边缘去除量均符合检验标准。
[0037]由上述三组实验结论可得本发明创造中硅片清洗工序最佳冲洗时长为17秒，氢氧化1丐用量1.85g,每片娃片的纯水所用量为680mL。
[0038]不仅如此，由于改进了硅片二氧化硅边缘去除方法，尤其是硅片的清洗工艺，缩短了现有工艺的水洗时长和所用纯水量，既节能又减少了成本，并且提高了产能。实际生产中的自动去边机由原来两台去边机四线生产运行时每小时腐蚀94片，按照每天23小时每月30天计算，两台设备四线月产能为53820片，研发新方法成功后每片硅片加工省时8秒，产能为两台去边机四线生产运行时每小时腐蚀116片，产能提升23%。按照每天23小时每月30天计算，两台设备四线月产能为80040片，产能提升26220片/月，产值提升3382380元/月；所用纯水由原工艺的1L/片至680mL/片，每片节水40ml，燃动水费由原0.87元/片降至0.43元/片，设备折旧由原89015.19元/月降至72316.37元/月，直接降低3.62元/片的成本，使用辅料氢氧化钙，增加辅料成本3400元/月，按照月产能计算可降低15583.28元/月的成本。
[0039]以上对本发明创造的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明创造范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。
【权利要求】
1.一种低成本、高产能的硅片二氧化硅边缘去除方法，其工艺流程是将将经过背损伤、背封之后的硅片进行系统定位一定位好的硅片进行酸腐蚀去除硅片边缘的Si02膜一酸腐后硅片清洗，其特征在于，所述酸腐后的硅片清洗方法是采用含有氢氧化钙的水溶液进行清洗，利用氢氧化钙与氢氟酸的中和反应冲洗硅片，清洗时间为15-18S。
2.根据权利要求1所述的硅片二氧化硅边缘去除方法，其特征在于:所述含有氢氧化钙的水溶液的添加比例是每1L水里添加2.3?3.0g氢氧化钙固体。
3.根据权利要求2所述的硅片二氧化硅边缘去除方法，其特征在于:所述酸腐后的硅片清洗方法中氢氧化钙的添加方式是采用无尘布将组分量的氢氧化钙固体包裹起来，放入含有组分量纯水的水槽中。
4.根据权利要求1-3任一项所述的硅片二氧化硅边缘去除方法，其特征在于:所述酸腐后的硅片清洗方法是先将1.85g氢氧化钙固体包裹在1张无尘布中，放入注有680mL纯水的水槽中，然后利用水槽中的含有氢氧化钙的水溶液对所述酸腐后的硅片进行冲洗，冲洗时间为17s。
5.根据权利要求4所述的硅片二氧化硅边缘去除方法，其特征在于:所述酸腐蚀去除硅片边缘的Si02膜的过程中酸腐蚀液是由分析纯质量分数为40%的氢氟酸和纯水按照1:1配比混合稀释而成的HF腐蚀溶液。
【文档编号】H01L21/311GK103646875SQ201310667346
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】吕莹, 王辰, 王丹, 冯硕 申请人:天津中环领先材料技术有限公司