一种晶圆离子注入方法与流程

本发明属于半导体加工技术领域，具体的说是一种晶圆离子注入方法。

背景技术

在半导体制造工艺中，晶圆离子注入的不容杂质是否均匀，取决于晶圆的光刻工艺和清洗工艺，其中，晶圆的清洗工艺对晶圆的品质起着决定性影响，半导体制造技术中经常会用到湿法刻蚀主要用于对刚切割后的晶圆进行整平，具体为通过反应液与刻蚀物进行化学反应，使刻蚀物部分脱离晶圆表面，这样在晶圆上得到了所需要的表面。但是，晶圆的批量化生产中需要消耗大量的刻蚀液，如果能够对刻蚀液的利用进行改进，则能够提高生产成本。

现有技术中也出现了一些湿法刻蚀装置的技术方案，如申请号为201420593668.7的一项中国专利公开了一种湿法刻蚀装置，所述装置至少包括：腐蚀槽以及至少两个过滤器；所述腐蚀槽与每个过滤器通过第一、第二管道连接；所述第一、第二管道上分别对应设有第一、第二阀门；所述第一阀门与所述过滤器之间设有与所述第一管道相通的进液管；所述第二阀门与所述过滤器之间设有与所述第二管道相通的出液管。该技术方案虽然能够延长腐蚀槽的使用寿命，但是，该技术方案不能提高刻蚀液的使用效率，造成了成本的浪费，同时，该方案不能实现批量化自动生产；使得该发明受到了限制。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种晶圆离子注入方法，本发明主要用于对晶圆进行刻蚀,能够提高刻蚀液的使用效率，能够对晶圆进行批量化刻蚀；本发明采用的刻蚀装置，通过一号反应槽、二号反应槽和三号反应槽配合来对晶圆进行分级刻蚀；通过移动模块、抓取模块和储料筒配合来对晶圆进行批量化刻蚀；提高了晶圆的刻蚀效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提出了一种晶圆离子注入方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：将多晶硅原料放入到石英坩埚中加热融化；

步骤二：对步骤一中的融化的多晶硅原料进行降温处理，多晶硅原料中开始生长单晶硅棒；

步骤三：对步骤二中的单晶硅棒进行外径研磨，将单晶硅棒切片成晶圆；

步骤四：将步骤三中的晶圆放入刻蚀装置中进行刻蚀；

步骤五：将步骤四中刻蚀后的晶圆进行清洗、风干；

步骤六：将步骤五中风干后的晶圆进行光刻显影；

步骤七：对步骤六中光刻显影后的晶圆进行等离子注入；

其中，该方法采用的刻蚀装置包括反应仓、移动模块、抓取模块、一号反应槽、二号反应槽、三号反应槽和储料筒，反应仓中设有进料门和出料门；其中，反应仓不是本发明的创新之处，在此不作赘述。所述反应仓内壁底表面固定安装有一号反应槽、二号反应槽和三号反应槽；所述移动模块固定安装在反应仓内壁的侧表面顶部；所述抓取模块安装在移动模块上，所述储料筒用于存放晶圆；抓取模块用于对储料筒进行抓取；工作时，储料筒从进料门输送至反应仓中；移动模块通过与抓取模块配合将储料筒中的晶圆，依次放入三号反应槽、二号反应槽和一号反应槽中刻蚀；最后储料筒中的晶圆通过出料门被取出；

所述一号反应槽通过一号电磁阀与二号反应槽连接；所述二号反应槽通过二号电磁阀与三号反应槽连接；所述三号反应槽的内壁上设有三号喷头、其用于将二号反应槽中的刻蚀液喷射到三号反应槽中的储料筒上；所述二号反应槽的内壁上设有二号喷头、其用于将一号反应槽中的刻蚀液喷射到二号反应槽中的储料筒上；二号喷头和三号喷头用于对晶圆表面残留的杂质进行清理，同时，提高了刻蚀液的利用率；工作时，一号反应槽、二号反应槽和三号反应槽均装有相同纯度的刻蚀液，储料筒依次在三号反应槽、二号反应槽和一号反应槽中进行超声波刻蚀，其用于将晶圆表面的气泡和杂质抖除；当移动模块和抓取模块配合将储料筒提起的过程中；二号喷头和三号喷头分别对储料筒进行喷淋，用于对晶圆表面的杂质进行清理。

所述储料筒包括三号筒体，一号支撑架，夹持板和储料板；所述夹持板通过一号支撑架固定安装在三号筒体的顶表面，夹持板形状为圆环形，夹持板用于配合抓取模块使用；所述储料板设于三号筒体的内壁上，储料板能够从三号筒体内壁上拆卸；储料板用于存放晶圆；所述三号筒体的表面设有三号开口；三号开口用于将刻蚀液输送至储料板上；

所述储料板上设有四号通孔和四号开口；所述四号通孔用于使刻蚀液能够穿过储料板；所述四号开口安装有夹持单元，夹持单元用于对晶圆进行夹持；所述夹持单元包括多个夹持部件，夹持部件作用于晶圆的侧表面，夹持部件一方面用于对晶圆进行固定，另一方面用于使晶圆表面与刻蚀液充分接触；夹持部件为机械手、弹性卡扣等。储料板可拆卸的安装在三号筒体的内壁上，晶圆通过储料板设于储料筒中，储料筒浸泡在一号反应槽、二号反应槽和三号反应槽中时，刻蚀液通过三号开口来对晶圆进行刻蚀。

优选的，所述移动模块包括一号滑块、固定杆、固定板、滑动伸缩杆、一号安装座、多级气压杆、安装板和连接架，所述反应仓的顶板内壁上设有一号滑槽，所述一号滑块用于在一号滑槽中滑动；所述固定板的顶表面通过固定杆与一号滑块固定连接；所述固定板的侧表面通过滑动伸缩杆安装在反应仓的内壁上；所述多级气压杆通过一号安装座固定安装在固定板的底表面；所述多级气压杆的底端通过安装板与连接架固定连接；所述连接架用于固定连接抓取模块。一号滑块在一号滑轨中运动通过控制器来控制；移动模块配合抓取模块将三号反应槽、二号反应槽和一号反应槽中的储料筒同步向左侧移动一个单位，其中，一个单位指三号反应槽中的储料筒移动到二号反应槽中所行走的距离；然后抓取模块和移动模块配合将进料门最近的储料筒送入至三号反应槽中；刻蚀液能够对储料筒中的晶圆进行三级刻蚀，提高了刻蚀液的利用率，同时，提高了晶圆刻蚀后的表面清洁度。

优选的，所述抓取模块包括一号支撑板、一号支撑杆、圆形筒和伸缩单元；所述一号支撑板通过二号支撑架与圆形筒的顶表面固定连接；圆形筒内部设有伸缩单元，伸缩单元通过转轴与一号电机连接；伸缩单元用于对储料筒进行抓取；电机转动时，伸缩单元的长度会发生改变，伸缩单元长度变短时，伸缩单元位于圆形筒的内部，用于使圆形筒穿过储料筒中的夹持板；当伸缩单元长度变长时，伸缩单元一部分位于圆形筒的外部、其通过与夹持板配合来对储料筒进行抓取。

所述伸缩单元包括导杆、固定块、限位块和转动盘，所述圆形筒的侧壁上呈圆周排列的方式均匀设有二号开口；所述固定块固定安装在导杆的侧壁上，导杆位于二号开口中；所述二号开口和固定块之间设有弹簧；所述转动盘通过转轴与一号电机固定连接，转动盘的外壁与导杆的一端接触；所述转动盘为凸轮盘；所述限位块固定安装在圆形筒的内壁中，限位块用于对导杆进行限位。凸轮盘通过与导杆配合来改变导杆伸出到圆形筒外部的距离，实现了伸缩单元对储料筒的固定。

优选的，所述多个夹持部件的数量为六至九个；夹持部件包括固定柱、连接杆、二号滑块和一号弹簧；固定柱的侧表面与分别两个连接杆的一端铰接，两个连接杆中每一个连接杆的另一端铰接在二号滑块上，两个连接杆之间固定连接有一号弹簧。多个夹持部件用于对晶圆进行有效固定，同时一号弹簧通过与连接杆配合能够使夹持部件对不同直径的晶圆进行固定；固定柱与晶圆的侧表面为线接触，用于使刻蚀液能够在晶圆表面流动，提高了晶圆的刻蚀效率，也使得晶圆表面的杂质能够从晶圆表面滑落，从而提高了晶圆表面的清洁度。

本发明的有益效果是：

1.本发明所述的一种晶圆离子注入方法，该方法采用的刻蚀装置，包括移动模块、抓取模块、一号反应槽、二号反应槽、三号反应槽和储料筒，所述一号反应槽、二号反应槽和三号反应槽用于对储料筒中的晶圆进行多级刻蚀，所述移动模块和抓取模块用于带动储料筒移动，实现了晶圆的批量化刻蚀；同时，工作一段时间后，三号反应槽中的刻蚀液排出，二号反应槽中的刻蚀液输送给三号反应槽，然后一号反应槽中的刻蚀液输送给二号反应槽，再向一号反应槽中输送纯净的刻蚀液，用于减少晶圆表面的杂质残留量，同时，提高了刻蚀液的利用效率。

2.本发明所述的一种晶圆离子注入方法，该方法采用的刻蚀装置中，所述的储料筒中设有储料板，储料板上设有四号开口；所述夹持单元设于四号开口中、其用于对晶圆进行固定；所述夹持单元中包括多个夹持部件，多个夹持部件共同配合来对晶圆进行夹紧；提高了晶圆的夹紧程度。

3.本发明所述的一种晶圆离子注入方法，该方法采用的刻蚀装置中，所述的夹持部件包括固定柱、连接杆、二号滑块和一号弹簧；固定柱通过连接杆与二号滑块铰接，且固定柱的侧表面铰接两个连接杆，两个连接杆之间通过一号弹簧来夹紧；二号滑块通过与连接杆配合来使固定柱运动，一号弹簧通过与连接杆配合来使固定柱对晶圆的侧表面进行夹紧；用于使夹持部件能够对不同直径的晶圆进行夹紧，同时，提高了晶圆便于安装在夹持部件中，提高了生产效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的工艺图；

图2是本发明的主视图；

图3是图2中a的局部放大图；

图4是图3中b-b剖视图；

图5是图3中c-c剖视图；

图6是图4中d的局部放大图；

图中：反应仓1、进料门11、出料门12、移动模块2、抓取模块3、一号反应槽13、二号反应槽14、三号反应槽15、储料筒4、晶圆16、一号电磁阀17、二号电磁阀18、三号喷头51、二号喷头52、三号筒体41、一号支撑架42、夹持板43、储料板44、三号开口45、四号通孔46、四号开口47、夹持部件48、一号滑块21、固定杆22、固定板23、滑动伸缩杆24、一号安装座25、多级气压杆26、安装板27、连接架28、一号滑槽29、一号支撑板31、一号支撑杆32、圆形筒33、伸缩单元34、一号电机35、导杆61、固定块62、限位块63、转动盘64、二号开口65、固定柱71、连接杆72、二号滑块73、一号弹簧74。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图6所示，本发明所述的一种晶圆离子注入方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：将多晶硅原料放入到石英坩埚中加热融化；

步骤二：对步骤一中的融化的多晶硅原料进行降温处理，多晶硅原料中开始生长单晶硅棒；

步骤三：对步骤二中的单晶硅棒进行外径研磨，将单晶硅棒切片成晶圆；

步骤四：将步骤三中的晶圆放入刻蚀装置中进行刻蚀；

步骤五：将步骤四中刻蚀后的晶圆进行清洗、风干；

步骤六：将步骤五中风干后的晶圆进行光刻显影；

步骤七：对步骤六中光刻显影后的晶圆进行等离子注入；

其中，该方法采用的刻蚀装置包括反应仓1、移动模块2、抓取模块3、一号反应槽13、二号反应槽14、三号反应槽15和储料筒4，反应仓1中设有进料门11和出料门12；其中，反应仓1不是本发明的创新之处，在此不作赘述。所述反应仓1内壁底表面固定安装有一号反应槽13、二号反应槽14和三号反应槽15；所述移动模块2固定安装在反应仓1内壁的侧表面顶部；所述抓取模块3安装在移动模块2上，所述储料筒4用于存放晶圆16；抓取模块3用于对储料筒4进行抓取；工作时，储料筒4从进料门11输送至反应仓1中；移动模块2通过与抓取模块3配合将储料筒4中的晶圆16，依次放入三号反应槽15、二号反应槽14和一号反应槽13中刻蚀；最后储料筒4中的晶圆16通过出料门12被取出；

所述一号反应槽13通过一号电磁阀17与二号反应槽14连接；所述二号反应槽14通过二号电磁阀18与三号反应槽15连接；所述三号反应槽15的内壁上设有三号喷头51、其用于将二号反应槽14中的刻蚀液喷射到三号反应槽15中的储料筒4上；所述二号反应槽14的内壁上设有二号喷头52、其用于将一号反应槽13中的刻蚀液喷射到二号反应槽14中的储料筒4上；二号喷头52和三号喷头51用于对晶圆16表面残留的杂质进行清理，同时，提高了刻蚀液的利用率；工作时，一号反应槽13、二号反应槽14和三号反应槽15均装有相同纯度的刻蚀液，储料筒4依次在三号反应槽15、二号反应槽14和一号反应槽13中进行超声波刻蚀，其用于将晶圆16表面的气泡和杂质抖除；当移动模块2和抓取模块3配合将储料筒4提起的过程中；二号喷头52和三号喷头51分别对储料筒4进行喷淋，用于对晶圆16表面的杂质进行清理。

所述储料筒4包括三号筒体41，一号支撑架42，夹持板43和储料板44；所述夹持板43通过一号支撑架42固定安装在三号筒体41的顶表面，夹持板43形状为圆环形，夹持板43用于配合抓取模块3使用；所述储料板44设于三号筒体41的内壁上，储料板44能够从三号筒体41内壁上拆卸；储料板44用于存放晶圆16；所述三号筒体41的表面设有三号开口45；三号开口45用于将刻蚀液输送至储料板44上；

所述储料板44上设有四号通孔46和四号开口47；所述四号通孔46用于使刻蚀液能够穿过储料板44；所述四号开口47安装有夹持单元，夹持单元用于对晶圆16进行夹持；所述夹持单元包括多个夹持部件48，夹持部件48作用于晶圆16的侧表面，夹持部件48一方面用于对晶圆16进行固定，另一方面用于使晶圆16表面与刻蚀液充分接触；夹持部件48为机械手、弹性卡扣等。储料板44可拆卸的安装在三号筒体41的内壁上，晶圆16通过储料板44设于储料筒4中，储料筒4浸泡在一号反应槽13、二号反应槽14和三号反应槽15中时，刻蚀液通过三号开口45来对晶圆16进行刻蚀。

作为本发明的一种实施方式，所述移动模块2包括一号滑块21、固定杆22、固定板23、滑动伸缩杆24、一号安装座25、多级气压杆26、安装板27和连接架28，所述反应仓1的顶板内壁上设有一号滑槽29，所述一号滑块21用于在一号滑槽29中滑动；所述固定板23的顶表面通过固定杆22与一号滑块21固定连接；所述固定板23的侧表面通过滑动伸缩杆24安装在反应仓1的内壁上；所述多级气压杆26通过一号安装座25固定安装在固定板23的底表面；所述多级气压杆26的底端通过安装板27与连接架28固定连接；所述连接架28用于固定连接抓取模块3。一号滑块21在一号滑轨中运动通过控制器来控制；移动模块2配合抓取模块3将三号反应槽15、二号反应槽14和一号反应槽13中的储料筒4同步向左侧移动一个单位，其中，一个单位指三号反应槽15中的储料筒4移动到二号反应槽14中所行走的距离；然后抓取模块3和移动模块2配合将进料门11最近的储料筒4送入至三号反应槽15中；刻蚀液能够对储料筒4中的晶圆16进行三级刻蚀，提高了刻蚀液的利用率，同时，提高了晶圆16刻蚀后的表面清洁度。

作为本发明的一种实施方式，所述抓取模块3包括一号支撑板31、一号支撑杆32、圆形筒33和伸缩单元34；所述一号支撑板31通过二号支撑架与圆形筒33的顶表面固定连接；圆形筒33内部设有伸缩单元34，伸缩单元34通过转轴与一号电机35连接；伸缩单元34用于对储料筒4进行抓取；电机转动时，伸缩单元34的长度会发生改变，伸缩单元34长度变短时，伸缩单元34位于圆形筒33的内部，用于使圆形筒33穿过储料筒4中的夹持板43；当伸缩单元34长度变长时，伸缩单元34一部分位于圆形筒33的外部、其通过与夹持板43配合来对储料筒4进行抓取。

所述伸缩单元34包括导杆61、固定块62、限位块63和转动盘64，所述圆形筒33的侧壁上呈圆周排列的方式均匀设有二号开口65；所述固定块62固定安装在导杆61的侧壁上，导杆61位于二号开口65中；所述二号开口65和固定块62之间设有弹簧；所述转动盘64通过转轴与一号电机35固定连接，转动盘64的外壁与导杆61的一端接触；所述转动盘64为凸轮盘；所述限位块63固定安装在圆形筒33的内壁中，限位块63用于对导杆61进行限位。凸轮盘通过与导杆61配合来改变导杆61伸出到圆形筒33外部的距离，实现了伸缩单元34对储料筒4的固定。

作为本发明的一种实施方式，所述多个夹持部件48的数量为六至九个；夹持部件48包括固定柱71、连接杆72、二号滑块73和一号弹簧74；固定柱71的侧表面与分别两个连接杆72的一端铰接，两个连接杆72中每一个连接杆72的另一端铰接在二号滑块73上，两个连接杆72之间固定连接有一号弹簧74。多个夹持部件48用于对晶圆16进行有效固定，同时一号弹簧74通过与连接杆72配合能够使夹持部件48对不同直径的晶圆16进行固定；固定柱71与晶圆16的侧表面为线接触，用于使刻蚀液能够在晶圆16表面流动，提高了晶圆16的刻蚀效率，也使得晶圆16表面的杂质能够从晶圆16表面滑落，从而提高了晶圆16表面的清洁度。

使用时，依次放入三号反应槽15、二号反应槽14和一号反应槽13中刻蚀；最后储料筒4中的晶圆16通过出料门12被取出；二号喷头52和三号喷头51用于对晶圆16表面残留的杂质进行清理，同时，提高了刻蚀液的利用率；工作时，一号反应槽13、二号反应槽14和三号反应槽15均装有相同纯度的刻蚀液；将晶圆16通过储料板44安装在储料筒4的内壁上，储料筒4从进料门11输送至反应仓1中；移动模块2通过与抓取模块3配合，其用于将储料筒4依次在三号反应槽15、二号反应槽14和一号反应槽13中进行超声波刻蚀；当移动模块2和抓取模块3配合将储料筒4提起的过程中；二号喷头52和三号喷头51分别对储料筒4进行喷淋；

工作一端时间后，三号反应槽15中的刻蚀液排出，然后打开二号电磁阀18，将二号反应槽14中的刻蚀液输送至三号反应槽15中；关闭二号电磁阀18，再打开一号电磁阀17，将一号反应槽13中的刻蚀液输送至二号反应槽14中；最后对一号反应槽13通入纯净的刻蚀液；然后继续对晶圆16进行刻蚀。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。