[发明专利]一种碱腐蚀去除晶圆表面损伤的装置与方法

说明书

本发明公开了一种碱腐蚀去除晶圆表面损伤的装置与方法。该装置包括腐蚀载具、机械手、腐蚀工艺槽和碱液准备槽；腐蚀载具包括两个侧板和安装两侧板之间的三根带齿转杆，每根带齿转杆的两端均设有齿轮；两侧板的外侧还分别设有中心驱动齿轮和载具驱动齿轮，载具驱动齿轮与每根带齿转杆两端的齿轮啮合；机械手包括传动齿轮组、载具驱动电机，机械手的传动齿轮组带动中心驱动齿轮而驱动带齿转杆转动；腐蚀工艺槽的通过碱液循环回液管和碱液循环进液管与碱液准备槽连接；腐蚀工艺槽的外侧壁上分别设有多个超声波振子头；碱液准备槽内部有投入式加热器。使用该装置可改善碱与晶圆衬底的反应速率，提高碱腐蚀均匀性，改善腐蚀后表面粗糙度。

技术领域

本发明涉及一种碱腐蚀去除晶圆表面损伤的装置与方法，适用于6、8英寸半导体晶圆的切割、研磨后的化学剥离损伤的腐蚀加工工序，属于半导体材料技术领域。

背景技术

在晶圆加工过程中，晶棒经过切片、研磨等机械加工工序后，在晶圆表面因机械加工产生的应力而形成一定深度的损伤层，需要使用化学腐蚀的方法来消除这些机械损伤层。一般常见的腐蚀工艺有两种：酸腐蚀和碱腐蚀。酸腐蚀工艺腐蚀速率高，表面光亮，不容易吸附杂质，但是表面平坦度差，控制不好表面容易塌边，实际生产中需要依靠晶片旋转、充分搅拌腐蚀剂、还需要特别设计制造腐蚀载具等方法来改善表面状况。碱腐蚀工艺腐蚀速率低，容易控制平坦度且设备相对简单，生产成本低在中小直径晶圆生产制备中被广泛使用，但是碱腐蚀工艺也有其自身的缺陷。由于半导体晶圆碱腐蚀属于各向异性腐蚀，腐蚀速率在不同方向上存在差异，造成碱腐蚀后表面粗糙度比较高，腐蚀坑比较明显，需要抛光工序增加去除量，延长加工时间，影响加工效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碱腐蚀去除晶圆表面损伤的装置，使用该装置可以在碱腐蚀过程中改善碱与晶圆衬底的反应速率，提高碱腐蚀均匀性，改善腐蚀后表面粗糙度，提高腐蚀片表面质量。

本发明的另一目的在于提供一种使用所述装置碱腐蚀去除晶圆表面损伤的方法，适用于6、8英寸半导体晶圆的切割、研磨后的化学剥离损伤的腐蚀加工。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种碱腐蚀去除晶圆表面损伤的装置，包括腐蚀载具、机械手、腐蚀工艺槽和碱液准备槽；其中，

腐蚀载具包括两个侧板和固定支撑在两侧板之间的固定杆；两侧板上相互对应地开有弧形槽；两侧板之间还安装有三根带齿转杆，其中一根带齿转杆的两端位于弧形槽内并可在弧形槽内移动，用来装卸晶圆；每根带齿转杆的两端均设有齿轮；两侧板的外侧还分别设有中心驱动齿轮和载具驱动齿轮，载具驱动齿轮与每根带齿转杆两端的齿轮配合；

机械手包括传动齿轮组、载具驱动电机，机械手的传动齿轮组通过齿轮啮合方式带动腐蚀载具的两侧板外侧的中心驱动齿轮，中心驱动齿轮带动载具驱动齿轮，载具驱动齿轮带动带齿转杆两端的齿轮转动，进而驱动承载在三根带齿转杆上的晶圆转动；

腐蚀工艺槽的上部边缘处设有溢流槽，该溢流槽通过碱液循环回液管与碱液准备槽相通，碱液循环回液管上设有在线加热器和循环泵；腐蚀工艺槽的底部还设有碱液弥散管，该碱液弥散管通过碱液循环进液管与碱液准备槽相通；腐蚀工艺槽的外侧壁上设有多个超声波振子头；

碱液准备槽内部有投入式加热器。

优选地，所述腐蚀工艺槽的上部为长方形，底部呈V形，两底面夹角范围为90-150度。

优选地，所述腐蚀工艺槽的槽体材质为310或316L不锈钢；与腐蚀工艺槽连接的管道为PP(聚丙烯)或PTFE(聚四氟乙烯)材质。

优选地，所述碱液弥散管向下一侧设有数个出液用小孔。

优选地，所述超声波振子头称矩阵式排列。