硅片刻蚀工装及硅片刻蚀方法

1.本发明涉及硅片质量检测技术领域，特别涉及一种硅片刻蚀工装及硅片刻蚀方法。


背景技术：

2.直拉单晶硅在生长过程中会产生许多原生微缺陷，随着集成电路线宽的减小，对硅单晶缺陷的要求越来越严格，因此需要对单晶硅的缺陷做严格把控。
3.在评估单晶硅的缺陷时，通常需要将硅片完全浸没在腐蚀液中进行择优腐蚀，以将缺陷充分暴露出来。然而，随着需要腐蚀的硅片数量的增加，所需载具也越来越多，并且为了保证药液与硅片充分接触将缺陷暴露出来，使用的药液也越来越多，大大增加了成本。此外，大尺寸的硅片空间会受限，每次刻蚀只能处理少量硅片，刻蚀效率大大降低。


技术实现要素：

4.有鉴于此，针对以上不足，有必要提出一种硅片刻蚀工装及硅片刻蚀方法，降低刻蚀成本的同时提高刻蚀效率。
5.第一方面，本发明提供了一种硅片刻蚀工装，包括：第一插片板、第二插片板、上端板和下端板；所述上端板包括第一上连接板、第二上连接板和第一固定板，该第一固定板分别与第一上连接板和第二上连接板固定，使上端板呈工字型结构；该第一上连接板的两端以及第二上连接板的两端均分别与第一插片板和第二插片板的上侧连接；所述下端板包括第一下连接板、第二下连接板和第二固定板，该第二固定板分别与第一下连接板和第二下连接板固定，使下端板呈工字型结构；该第一下连接板的两端以及第二下连接板的两端均分别与第一插片板和第二插片板的下侧连接；所述第一插片板上侧的中心部分，以及第二插片板上侧的中心部分均设置为镂空结构，且第一插片板的下侧和第二插片板的下侧正对设置若干个插片槽，用以将硅片从第一插片板的插片槽中插入，贯穿至第二插片板上对应插片槽中。
6.优选的，所述第一上连接板、第二上连接板、第一下连接板和第二下连接板均为可伸缩结构，用以对第一插片板和第二插片板之间的距离进行调节。
7.优选的，所述第一插片板和第二插片板上的插片槽均为长方形结构，且以矩阵型排列。
8.优选的，最下层的插片卡槽与下端板所在平面之间的距离为5-10mm。
9.优选的，该硅片刻蚀工装由聚四氟乙烯材料制成。
10.第二方面，本发明提供了一种硅片刻蚀方法，该方法包括以下步骤：步骤1：将待刻蚀的硅片沿notch槽进行解理，得到若干个长条状待刻蚀硅片；步骤2：将得到的长条状待刻蚀硅片依次插入如第一方面任一所述的硅片刻蚀工装的插片槽中；
步骤3：在长条状待刻蚀硅片均插装完成后，将所述硅片刻蚀工装移至盛有择优腐蚀液的腐蚀槽中，以对待刻蚀硅片进行腐蚀。
11.由上述技术方案可知，本发明提供的硅片蚀刻工装中，下端板为工字型结构，两侧为开放式结构，如此能够方便刻蚀溶液的浸入和排出，实现对硅片的刻蚀。硅片刻蚀工装的上端板也为工字型结构，第一插片板和第二插片板上侧的中心部分均为镂空结构，不仅能够降低硅片刻蚀工装的重量，而且上端板工字型结构的第一固定板可以作为提手，方便对硅片刻蚀工装进行搬运。此外，第一插片板和第二插片板上设置有若干个插片槽，可以同时实现对多个硅片的刻蚀，提高硅片刻蚀的效率。
附图说明
12.图1为本发明实施例提供的一种硅片刻蚀工装的结构示意图。
13.图2为本发明实施例提供的一种硅片刻蚀工装中插片槽所在面的视图。
14.图中：第一插片板1、第二插片板2、上端板3、第一上连接板31、第二上连接板32、第一固定板33、下端板4、第一下连接板41、第二下连接板42、第二固定板43、插片槽5。
具体实施方式
15.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.参见图1，本发明实施例提供了一种硅片刻蚀工装，包括：第一插片板1、第二插片板2、上端板3和下端板4；上端板3包括第一上连接板31、第二上连接板32和第一固定板33，该第一固定板33分别与第一上连接板31和第二上连接板32固定，使上端板3呈工字型结构；该第一上连接板31的两端以及第二上连接板32的两端均分别与第一插片板1和第二插片板2的上侧连接；下端板4包括第一下连接板41、第二下连接板42和第二固定板43，该第二固定板43分别与第一下连接板41和第二下连接板42固定，使下端板4呈工字型结构；该第一下连接板41的两端以及第二下连接板42的两端均分别与第一插片板1和第二插片板2的下侧连接；第一插片板1上侧的中心部分，以及第二插片板2上侧的中心部分均设置为镂空结构，且第一插片板1的下侧和第二插片板2的下侧正对设置若干个插片槽5，用以将硅片从第一插片板1的插片槽5中插入，贯穿至第二插片板2上对应插片槽5中。
17.本实施例中，下端板4为工字型结构，两侧为开放式结构，如此能够方便刻蚀溶液的浸入和排出，实现对硅片的刻蚀。硅片刻蚀工装的上端板3为工字型结构，第一插片板1和第二插片板2上侧的中心部分均为镂空结构，不仅能够降低硅片刻蚀工装的重量，而且上端板3工字型结构的第一固定板33可以作为提手，方便对硅片刻蚀工装进行搬运。此外，第一插片板1和第二插片板2上设置有若干个插片槽5，可以同时实现对多个硅片的刻蚀，提高硅片刻蚀的效率。
18.在一种实施例中，第一上连接板31、第二上连接板32、第一下连接板41和第二下连接板42均为可伸缩结构，用以对第一插片板1和第二插片板2之间的距离进行调节。
19.本实施例中，通过将第一上连接板31、第二上连接板32、第一下连接板41和第二下
连接板42设置为可伸缩结构，如此可以对第一插片板1和第二插片板2之间的距离进行调节，从而能够适用于不同尺寸的硅片刻蚀。
20.对于伸缩结构，可以通过设置一段较细的内嵌板，通过内嵌板的伸出和收缩对长度进行调节。当然，还可以对该可伸缩的板设置不同的档位扣，扣在不同的档位时，对应不同的硅片尺寸，以方便用户根据硅片尺寸进行方便快捷的调节。
21.参见图2，在一种实施例中，第一插片板1和第二插片板2上的插片槽5均为长方形结构，且以矩阵型排列。
22.本实施例中，插片槽5以矩阵的形式进行排列，比如设置为三层，每层设置10个插片槽5，每个插片槽5的槽宽为1-3mm，槽长为10-20mm，相邻插片槽5之间的间距为2-6mm，每层卡槽之间间隔3-5mm。如此，利用本硅片刻蚀工装一次即可实现对30个硅片的刻蚀，而且各个硅片之间不会相互影响。
23.在一种实施例中，最下层的插片卡槽与下端板4所在平面之间的距离为5-10mm。如此，在刻蚀时只需要少量择优腐蚀液就能将硅片完全浸没，很大程度上节省了药液的使用和成本。
24.在一种实施例中，该硅片刻蚀工装由聚四氟乙烯材料制成。由于刻蚀过程中要将工装完全浸入secco 液，所以工装所用材料必须能够耐酸碱腐蚀，因此，本方案考虑使用耐酸碱腐蚀的聚四氟乙烯材料作为工装的制作材料。
25.本发明还提供了一种硅片刻蚀方法，该方法可以包括以下步骤：步骤1：将待刻蚀的硅片沿notch槽进行解理，得到若干个长条状待刻蚀硅片；步骤2：将得到的长条状待刻蚀硅片依次插入上述任一实施例提供的的硅片刻蚀工装的插片槽5中；步骤3：在长条状待刻蚀硅片均插装完成后，将硅片刻蚀工装移至盛有择优腐蚀液的腐蚀槽中，以对待刻蚀硅片进行腐蚀。
26.由于本方案提供的硅片刻蚀工装可以在插片槽5中同时插入多个硅片，因此在进行硅片刻蚀时可以同时实现对多个硅片的刻蚀，能够提高刻蚀的效率。
27.在对硅片进行刻蚀后，可以进一步对硅片的流动图形缺陷fpd以及大位错坑ldp等缺陷进行观测。
28.下面以对ldp缺陷进行检测为例，对本方案进行进一步详细说明：进行ldp缺陷检测时，首先进行样品的制备，主要可以包括样片解理，择优腐蚀和溢流洗净。
29.1）样片解理：选取切片后的样片为测试片，将样片放在平整的桌面上，使用金刚笔在样片的v型凹槽的中心轴线处轻轻按压，使样片按照结晶方向出现自解理裂纹。其中v型凹槽是为了便于后期加工识别和定位硅片晶向而标记的基准位置。出现自解理裂纹后，继续沿着晶向轻轻敲击，加深延长纹路直至解理成完整的半枚圆片，接着按照相同的手法在上述解理口的1-2厘米处继续解理，从而得到长条状测试片。
30.2）择优腐蚀：将解理好的样片按照顺序依次放入硅片刻蚀工装中，该刻蚀工装上端板整体结构呈“工”字状，中间是用于移动和搬运刻蚀工装的固定板，固定板对两个插片板起固定和支撑作用，固定板的左右两侧保持镂空，方便中间固定板的使用，同时降低工装的重量。两个插片板结构相同，都垂直连接于上端板和下端板上，两个插片板上设有多层相
互平行的插片槽，位置相对，该插片槽为长方形，槽宽1-3mm，槽长10-20mm，相邻插片槽间距2-6mm，每层插片槽之间间隔3-5mm，使用时，将长条状样片插入一个插片板的插片槽，由于整个硅片刻蚀工装为空心状态，样片会从该插片板的插片槽穿过工装中心至另一个插片板的相同位置插片槽中，整个工装一次性可承装20-30枚样片。下端板结构与上端板结构类似，中间是用于支撑防止变形的固定板，固定板左右两侧为镂空的框型结构，主要是为了使用时方便腐蚀液的浸入和排出以及整体工装的减重。将解理好的样片依次装入工装内，然后缓慢将硅片刻蚀工装垂直放入静置的secco液中。其中secco液是由体积比为1：2的0.15m k2cr2o7溶液和hf溶液组成，在secco液中充分反应接触30min-40min，使样片解离面的缺陷在腐蚀液的作用下放大显露出来。
31.3）溢流洗净：腐蚀结束后，用溢流的去离子水将待测样片冲洗干净，除去上面残留的药液，吹干后在显微镜下观察。
32.观察前，选取样片解离度较好的一面面对显微镜镜头，然后用夹子夹住长条状样片的两端平放在载物台上，调整显微镜的镜头，使用200倍数观察，使视野内将解离面的情况清晰呈现出来，当观察到有尺寸为10-20um的不规则形状或圆形缺陷就表明发生了ldp缺陷，通过这种用切片样片的解离面检测ldp缺陷，可以有效的预防不良品的流出，同时，也能及时将不良信息反馈，做出针对性的改善，在一定程度上提高了生产效率。
33.本发明实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

技术特征：
1.一种硅片刻蚀工装，其特征在于，包括：第一插片板、第二插片板、上端板和下端板；所述上端板包括第一上连接板、第二上连接板和第一固定板，该第一固定板分别与第一上连接板和第二上连接板固定，使上端板呈工字型结构；该第一上连接板的两端以及第二上连接板的两端均分别与第一插片板和第二插片板的上侧连接；所述下端板包括第一下连接板、第二下连接板和第二固定板，该第二固定板分别与第一下连接板和第二下连接板固定，使下端板呈工字型结构；该第一下连接板的两端以及第二下连接板的两端均分别与第一插片板和第二插片板的下侧连接；所述第一插片板上侧的中心部分，以及第二插片板上侧的中心部分均设置为镂空结构，且第一插片板的下侧和第二插片板的下侧正对设置若干个插片槽，用以将硅片从第一插片板的插片槽中插入，贯穿至第二插片板上对应插片槽中。2.根据权利要求1所述的硅片蚀刻工装，其特征在于，所述第一上连接板、第二上连接板、第一下连接板和第二下连接板均为可伸缩结构，用以对第一插片板和第二插片板之间的距离进行调节。3.根据权利要求1所述的硅片蚀刻工装，其特征在于，所述第一插片板和第二插片板上的插片槽均为长方形结构，且以矩阵型排列。4.根据权利要求3所述的硅片蚀刻工装，其特征在于，最下层的插片卡槽与下端板所在平面之间的距离为5-10mm。5.根据权利要求1至4中任一所述的硅片蚀刻工装，其特征在于，该硅片刻蚀工装由聚四氟乙烯材料制成。6.一种硅片刻蚀方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：将待刻蚀的硅片沿notch槽进行解理，得到若干个长条状待刻蚀硅片；步骤2：将得到的长条状待刻蚀硅片依次插入如权利要求1至5中任一所述的硅片刻蚀工装的插片槽中；步骤3：在长条状待刻蚀硅片均插装完成后，将所述硅片刻蚀工装移至盛有择优腐蚀液的腐蚀槽中，以对待刻蚀硅片进行腐蚀。

技术总结
一种硅片刻蚀工装及硅片刻蚀方法，该工装包括：第一插片板、第二插片板、上端板和下端板；上端板包括第一上连接板、第二上连接板和第一固定板，该第一固定板分别与第一上连接板和第二上连接板固定，使上端板呈工字型结构；该第一上连接板的两端以及第二上连接板的两端均分别与第一插片板和第二插片板的上侧连接；下端板与上端板结构相似，均为工字型结构；第一插片板和第二插片板上侧的中心部分均设置为镂空结构，且第一插片板的下侧和第二插片板的下侧正对设置若干个插片槽，用以将硅片从第一插片板的插片槽中插入，贯穿至第二插片板上对应插片槽中。利用本工装进行硅片刻蚀能够降低刻蚀成本的同时提高刻蚀效率。降低刻蚀成本的同时提高刻蚀效率。降低刻蚀成本的同时提高刻蚀效率。


技术研发人员：徐佳美 芮阳 黄柳青 王若男 祁海滨 冉泽平 徐慶晧 王黎光 曹启刚 王忠保 盛旺 邹啟鹏 陈炜南 罗学涛
受保护的技术使用者：厦门大学
技术研发日：2023.05.29
技术公布日：2023/8/13