[发明专利]一种去除单晶硅棒表面机械损伤层的装置及方法

说明书

本发明公开了一种去除单晶硅棒表面机械损伤层的装置及方法。该装置包括腐蚀槽和喷淋式清洗水管，其中，腐蚀槽分为三个相互隔绝、尺寸不同的长方体形腐蚀槽；每个腐蚀槽相对的两侧壁上分别设有螺孔，每个螺孔上穿设有螺杆，螺杆位于槽内的一端连接夹持块，单晶硅棒被夹持在两个带有卡槽的夹持块之间，通过旋转螺杆使夹持块夹紧单晶硅棒；螺杆位于槽外的一端通过连接杆连接旋转电机，旋转电机驱动螺杆带动单晶硅棒和夹持块旋转；在腐蚀槽的所述两侧壁的上沿分别设有喷淋式清洗水管，水管上设有调节水流量的开关，且有多个喷嘴均匀分布在水管上。本发明可以提高单晶硅棒腐蚀和清洗的均匀性，减少单晶硅棒表面的雪花状斑块，增加单晶硅棒表面光亮度。

技术领域

本发明涉及一种去除单晶硅棒表面机械损伤层的装置及方法，属于单晶硅棒加工技术领域。

背景技术

2016年下半年，全球半导体市场复苏，全年市场规模达到3300亿美元，比2015年增长1.1％。2017年上半年，全球半导体市场规模达到1905亿美元，同比增长21.00％，属2010年以来增长最快、规模最大的半年度市场份额。全球半导体产业进入温和增长期。在半导体产业持续增长的带动下，最基础的单晶硅材料产业也在持续稳定地发展。用于硅部件和芯片制造的单晶硅棒需求量大大增加，高效、高质量地去除滚磨后单晶硅棒表面机械损伤层显得尤为重要。

目前，去除单晶硅棒表面机械损伤层的腐蚀槽尺寸与单晶硅棒尺寸相差较大，使用腐蚀剂和高纯水存在浪费现象，增加了生产成本和腐蚀剂带来的环境压力。腐蚀和清洗过程的不均匀性，造成单晶硅棒表面存在许多雪花状斑块，不利于观察单晶硅棒表面形态。

发明内容

本发明的目的在于提供一种去除单晶硅棒表面机械损伤层的装置，以提高单晶硅棒腐蚀和清洗的均匀性，减少单晶硅棒表面的雪花状斑块，增加单晶硅棒表面光亮度。

本发明的另一目的在于提供一种使用所述装置去除单晶硅棒表面机械损伤层的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种去除单晶硅棒表面机械损伤层的装置，该装置包括腐蚀槽和喷淋式清洗水管，其中，腐蚀槽分为三个相互隔绝、尺寸不同的长方体形腐蚀槽；每个腐蚀槽相对的两侧壁上分别设有螺孔，每个螺孔上穿设有螺杆，螺杆位于槽内的一端连接夹持块，单晶硅棒被夹持在带有卡槽的两个夹持块之间，通过旋转螺杆使夹持块夹紧单晶硅棒；螺杆位于槽外的一端通过连接杆连接旋转电机，旋转电机驱动螺杆带动单晶硅棒和夹持块旋转；在腐蚀槽的所述两侧壁的上沿分别设有喷淋式清洗水管，水管上设有调节水流量的开关，且有多个喷嘴均匀分布在水管上。

优选地，所述三个腐蚀槽的清洗水管单独控制开关。

优选地，所述喷嘴喷射雾状水流，相邻喷嘴之间的距离为80-100mm。

优选地，所述夹持块具有与单晶尺寸和形状相匹配的卡槽。

优选地，所述旋转电机可以调节单晶硅棒的旋转方向和旋转速度。

一种使用所述装置去除单晶硅棒表面机械损伤层的方法，包括以下步骤：

(1)将单晶硅棒置于与之尺寸匹配的腐蚀槽内，旋转螺杆将单晶硅棒夹持在夹持块之间；

(2)将腐蚀剂倒入腐蚀槽，直至腐蚀剂没过单晶硅棒；

(3)打开旋转电机开关，设置转速与旋转方向切换周期，转速为5-10rpm，切换周期为1-2min，腐蚀时间为5-15min。

(4)将腐蚀剂排放至回收槽，并对单晶硅棒进行清洗，控制喷嘴的水流量为500-1000mL/min；

其中，所述腐蚀剂为腐蚀剂由氢氟酸、硝酸组成，氢氟酸的质量浓度为40％-42％，硝酸的质量浓度为65％-68％，氢氟酸与硝酸的体积比为1∶(3.9～4.3)。