专利名称：一种点滴式硅片边缘二氧化硅的去除方法
技术领域：
本发明涉及半导体晶圆硅抛光片的背处理技术，特别涉及一种点滴式硅片边缘二氧化硅的去除方法。
背景技术：
硅晶圆抛光片的加工一般包括切片、倒角、磨片、腐蚀、背处理、抛光、清洗等制程，其中背处理制程包括背损伤处理、背封处理和边缘二氧化硅膜去除处理等。边缘二氧化硅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器件的良率起着至关重要的作用因为背封工艺过程造成的倒角面、硅片正面的SiO2的残留，甚至硅片背面边缘的SiO2S留都可能成为外延生长过程中的成核中心，在边缘形成多晶、非晶(无定 形态硅);从而影响了外延质量，减少了外延的有效面积。而外延后边缘的晶格缺陷，可造成后道器件边缘良率低。遗憾的是，目前国内制造厂家在边缘二氧化硅膜去除处理技术都有各自的局限性通常包括如下方法1.用HF气体在反应室内将硅片边缘的二氧化硅膜去除(文中简称反应室去边技术)，该技术的缺点是HF气体易挥发，一次腐蚀就需耗费大量的HF，不利于控制成本，也可能对操作员工造成伤害；另外无法精确控制HF去除范围，可能会将硅片背面中央的背封SiO2膜一并去除。2.将放有晶圆硅片的片架对准转轮，使硅片与转轮接触(文中简称滚轮式去边技术)；利用转轮带动装有硅片的片架转动，转轮的下方设有HF槽，在转轮转动的同时，硅片边缘上的SiO2膜被HF刻蚀；这种技术虽能确保背面中央的背封SiO2膜不被去除，但由于HF液体始终在流动，该方法难以精确控制HF对其边缘SiO2膜的去除范围，其边缘往往参差不齐，加工合格率较低。3采用人工贴附的方法(文中简称手贴膜去边技术)将不被HF腐蚀的圆形塑料蓝膜粘附到硅片和吸盘表面，将硅片不需要去除背封SiO2膜的部分保护起来，然后将其置于HF酸蒸汽中或是HF液体中，去除边缘背封二氧化硅膜；该方法可以控制HF酸蒸汽的去除时间，从而限制HF的使用，另外可以精确控制HF对SiO2膜的去除范围；但是由于专用的圆形塑料蓝膜被少数制造厂商垄断，成本通常成本很高；而且该制程精度控制完全取决于人工贴附圆形塑料蓝膜是否准确，对操作人操作要求很高，不利于大规模量产；另外由于其圆形塑料蓝膜规格有限，往往不能满足实际晶圆边缘二氧化硅膜去除的生产需要。因此，如何克服上述方法的不足，保留其优点，使边缘二氧化硅膜去除处理技术突破传统技术，就成为了本技术领域的技术人员所要研究和解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对晶圆硅片边缘二氧化硅膜去除技术现状，提供一种过程简单、高效的新工艺，新工艺中采用点滴式去边机，用全自动装置来替代纯手工，进而降低了对操作人的要求，适合大规模量产的需要。本发明将点滴式去边机应用于晶圆硅片边缘二氧化硅膜处理过程，首先将硅片背封面与带有吸附能力的底盘固定，通过转动蚀刻工位旋转台，将硅片边缘上滴上腐蚀液，用风刀加以吹扫，从而使不需要去除背封SiO2膜的部分远离腐蚀液。本发明采取的技术方案是一种点滴式硅片边缘二氧化硅的去除方法，其特征在于，采用点滴式去边机去除硅片边缘二氧化硅，其步骤是
步骤一上料机械手将经过背损伤、背封之后的硅片从片蓝中取出，将其放在硅片旋转定位台上定位；
步骤二 上料机械手将定位好的硅片取走，放到蚀刻工位的硅片旋转工位上，蚀刻工位的硅片旋转工位进行旋转固定；
步骤三蚀刻工位自动旋转，通过滴管将腐蚀液 滴到硅片边缘，加以风刀的吹扫，除去硅片边缘的SiO2膜；
步骤四传递机械手将腐蚀完的硅片取走，放到清洗工位上，用纯水冲洗掉硅片表面残留的腐蚀液后，将硅片用收料盒进行接收。本发明的优点及有益效果是对比反应室去边技术，由于采用HF溶液而非HF气体，从而既能保证SiO2膜被完全除去，又能控制成本，还保证了员工的安全；对比滚轮式去边技术，由于该设备为机械加工，可以精确控制其精度，从而精确控制HF对SiO2膜的去除范围，大大提高了生产效率；对比手贴膜去边技术，由于采用的是全自动设备，而又不使用昂贵的蓝膜，成本大大降低，另外，由于操作简便，降低了对操作人的要求，有利于大规模量产，能满足任何规格的晶圆硅片边缘二氧化硅膜去除的生产需要。腐蚀片材料为但不限于6英吋(直径150mm)单晶娃片，厚度从300 ii m至1600 u m,掺杂剂为As，P，Sb或B，晶向为〈100〉或〈111〉，电阻率从10_4至IO4Q ;该方法可用于各种规格的单晶硅片边缘二氧化硅膜去除技术。点滴式去边机设计方案思路
I)、人为手动试验用腐蚀液(HF)去除背封片边缘，去除宽度为0. 5um 3um。2)、根据人为的手动操作的思路设计机械装置，实现自动化，实现4吋、5吋、6吋和8吋的背封片边缘0. 5um 3um的去除量。机械装置设计的初步思路
I).上料机械手的设计实现自动取片功能。2).传递机械手的设计设计能装有腐蚀液的机械手，机械手末端装有类似软笔头(能浸HF酸溶液)。3).轨道的设计需要设计机械手的运行轨迹，实现4吋、5吋、6吋和8吋的背封片边缘0. 5um 3um的去除量。4).固定硅片装置用于接收取片机械手吸取的硅片，并且硅片抛光面需要吸盘吸住固定，可以实现移动，旋转等功能。5).风扇位置的预留视腐蚀液残留量决定是否需要有风干功能的装置，增加产品边缘去除的均匀性。6).排风装置的设置需要有酸排风，避免腐蚀液的随意挥发。点滴式去边机的功能及工作流程详细描述如下1.娃片上料盒
I)采用单盒上料方式，片篮固定。
2)共有四个片篮位置，每次最多可放四个满片篮。3)片篮清空后，系统会自动提示更换片篮。4)系统自动检测片篮是否存在。2.上料机械手
I)用于硅片的自动上料。2)将硅片从盒中转移到旋转定位工位及旋转工位(蚀刻工位)。3)上料机械手可实现旋转及升降。3.硅片旋转定位 I)用于实现硅片的自动定心。2)传感器检测硅片边缘。3)此工位后，娃片将统一方向并保证同心。4.硅片旋转工位(蚀刻工位)
I)用于实现蚀刻过程中硅片的旋转，旋转过程中硅片被吸附在底盘上，裸露出上表面。2 )配合X-Y滴液平台实现硅片的蚀刻。3)此工位封闭以避免液体进入旋转机构。 5.滴液X-Y平台(蚀刻工位)
I)用于实现硅片参考面的蚀刻。2)滴液过程中由阀控制其流量，X-Y马达控制位置。3)不同产品的位置由程序预先设定。6.蚀刻工位
I)用于实现硅片的蚀刻。2)蚀刻采用滴液及风刀控制。3)工位带有可移动盖板，以避免蚀刻过程中液体溅出。7.清洗工位
I)用于实现硅片的蚀刻后的清洗。2)单片清洗。3)清洗过程程序控制。8.传递机械手
I)用于实现硅片在蚀刻工位、清洗工位及下料工位间的传递。2)伺服电机驱动。3 )两个吸头可单独上下。9.下料工位
I)娃片清洗后自动装入盒中。2)硅片进入片篮前浸泡在漂洗水槽中。3)每次只能放置一个空片篮接料，在接料过程中片篮被固定在盒中。4)每接收一片硅片，片篮会自动往下移。
图1是本发明采用的点滴去边机结构布置示意图。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明
参照图1，鉴于本方法的流程以及点滴式去边机的设计思路，本发明采用的点滴式去边机包括硅片旋转工位1、硅片旋转定位台2、上料机械手3、上料盒4、传递机械手5、硅片收料盒6、下料漂洗水槽7、清洗工位8、蚀刻工位9及滴液X-Y平台10，且分别按照设计位置固定在设备操作台上，其中，四个片蓝上料盒4分别位于操作台上的左边且均靠近上料机械手3的位置，硅片旋转定位台2位于上料机械手3的一侧，传递机械手5通过支架安装在操作台的中部后方，滴液X-Y平台10位于操作台的中部前方，硅片旋转工位I和蚀刻工位9以及滴液X-Y平台10固定为一体，清洗工位8位于滴液X-Y平台10的一侧，下料漂洗水槽7位于清洗工位8的一侧，收料盒6置于下料漂洗水槽7中。整套设备结构布置紧凑，占地空间小，便于操作。本方法采用点滴式去边机去除硅片边缘二氧化硅，其具体步骤是
步骤一上料机械手3将经过背损伤、背封之后的硅片从片蓝中取出，将其放在硅片旋转定位台2上定位。步骤二 上料机械手3将定位好的硅片从硅片旋转定位台2上取走，放到蚀刻工位9的硅片旋转工位I上，蚀刻工位9的硅片由旋转工位I进行旋转固定，即硅片吸附在硅片旋转工位I的底盘上。步骤三蚀刻工位9的硅片旋转工位I (底盘)按照设定时间自动旋转，通过安装传感器(可安装四个传感器4吋、5吋、6吋、8吋)进行硅片的参考面寻找，由旋转电机控制硅片旋转工位I旋转，由气缸控制旋转电机上下前后移动；通过X-Y滴液平台10上的滴管经控制阀门按照设定的流量和时间将腐蚀液滴到硅片边缘，同时通过氮气吹扫管路加以风刀进行吹扫，除去硅片边缘的SiO2膜，实现硅片的蚀刻。腐蚀液由浓度为40%的氢氟酸与纯水1:1稀释配成。步骤四传递机械手5将腐蚀完的硅片从蚀刻工位9的硅片旋转工位I上取走，放到清洗工位8上，用纯水冲洗掉硅片表面残留的腐蚀液后，将硅片放在固定有滑轮组的下料漂洗水槽7中，硅片收料盒6置于滑轮组末端，片蓝固定在硅片收料盒6上，采用气缸推动滑轮组的前端向上抬起，使硅片顺势滑入硅片收料盒，然后气缸拉动滑轮组的前端，使滑轮组恢复水平，硅片收料盒6每接收一片硅片，片蓝会随硅片收料盒6自动向下移，可实现将硅片自动用硅片收料盒6进行接收。
实施例准备背损伤、背封之后的6英吋(直径150mm)厚度为642iim,掺杂剂为As,〈111〉晶向，电阻率为0. 002-0. 004的247片单晶硅片作为原料；按照上述方法进行小批量生产，合格率达到96. 36%，说明该方法是一种适用于大规模工业生产的去除硅抛光片背面边缘Si02膜的技术。根据上述说明，结合本领域技术即可实现本发明的方案。
权利要求
1.一种点滴式硅片边缘二氧化硅的去除方法，其特征在于，采用点滴式去边机去除硅片边缘二氧化硅，其步骤是 步骤一上料机械手将经过背损伤、背封之后的硅片从片蓝中取出，将其放在硅片旋转定位台上定位； 步骤二 上料机械手将定位好的硅片取走，放到蚀刻工位的硅片旋转工位上，蚀刻工位的硅片旋转工位进行旋转固定； 步骤三蚀刻工位自动旋转，通过滴管将腐蚀液滴到硅片边缘，加以风刀的吹扫，除去硅片边缘的SiO2膜； 步骤四传递机械手将腐蚀完的硅片取走，放到清洗工位上，用纯水冲洗掉硅片表面残留的腐蚀液后，将硅片用收料盒进行接收。
2.根据权利要求1所述的一种点滴式硅片边缘二氧化硅的去除方法，其特征在于，所述的腐蚀液由浓度为40%的氢氟酸与纯水1:1稀释配成。
全文摘要
本发明涉及一种点滴式硅片边缘二氧化硅的去除方法。本方法采用点滴式去边机加工，其步骤是1.上料机械手将硅片放在硅片旋转定位台上定位；2.上料机械手将定位好的硅片放到蚀刻工位的硅片旋转工位上进行旋转固定；3.蚀刻工位自动旋转，通过滴管将腐蚀液滴到硅片边缘，加以风刀的吹扫，除去硅片边缘的SiO2膜；4.传递机械手将腐蚀完的硅片放到清洗工位上，用纯水冲洗掉硅片表面残留的腐蚀液后，将硅片用收料盒进行接收。采用本方法既能保证SiO2膜被完全除去，又能控制成本，还保证了员工的安全；同时可精确控制HF对SiO2膜的去除范围，提高了生产效率；由于不使用昂贵的蓝膜，成本大大降低，由于操作简便，降低了对操作人的要求，有利于大规模量产。
文档编号H01L21/67GK103021809SQ20121050828
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月3日 优先权日2012年12月3日
发明者刘振福, 谭启龙, 武卫, 董建斌, 李翔 申请人:天津中环领先材料技术有限公司