專(zhuān)利名稱(chēng)：蝕刻硅晶片邊緣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及硅晶片的制造，更特別地是涉及蝕刻硅晶片邊緣的裝置和方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體晶片一般是由單晶錠(例如硅錠)制備的，所述單晶錠被修整和研磨成具 有一個(gè)或多個(gè)用于晶片在后續(xù)程序中的合適定向的平面或凹口。然后將所述晶錠切成單個(gè) 晶片。對(duì)所述單個(gè)晶片進(jìn)行若干處理操作以減小晶片的厚度、去除由切片和/或其它處理 操作造成的損壞以及形成至少一個(gè)高度反射的表面(例如在晶片的前表面上)。用于高級(jí)應(yīng)用的半導(dǎo)體晶片除了具有至少一個(gè)高度反射的表面之外優(yōu)選地具有 平滑的、沒(méi)有損壞的以及拋光的邊緣。受到損壞的邊緣在晶片熱處理期間可能造成邊緣滑 移。此外，粗糙的或有凹痕的邊緣可能將后來(lái)在濕法清洗浴槽中可以釋放的顆粒限制住。這 些釋放的顆粒然后可能遷移到晶片表面上，這是不希望發(fā)生的。此外，在一些應(yīng)用中將各種 涂膜沉積到晶片表面上，其可能沉積在晶片的邊緣上。如果所述邊緣不是足夠的平滑，則邊 緣上殘留的涂膜沉積物可能剝落。剝落下來(lái)的薄片會(huì)與晶片的所述表面接觸，從而造成表 面缺陷。傳統(tǒng)的硅晶片處理一般包括邊緣處理操作(例如拋光或蝕刻)以提供足夠平滑的 邊緣。在邊緣處理之前，一般要對(duì)硅晶片進(jìn)行磨光或研磨操作以提供所需的平面度，接 著進(jìn)行蝕刻操作(酸蝕或堿蝕)以做出具有所需表面粗糙度的晶片。在平整和蝕刻操作之 后，一般對(duì)所述晶片進(jìn)行雙側(cè)拋光操作以提供平滑的前后晶片表面。在邊緣拋光操作中，包括任何定向凹口或平面的晶片邊緣一般通過(guò)在壓靠晶片邊 緣的拋光墊或其它表面上施加硅石來(lái)進(jìn)行拋光。一般地，這些拋光操作是在單獨(dú)的工位上 執(zhí)行的，包括從處理盒中取出干的晶片、將晶片上的凹口對(duì)齊、對(duì)晶片上的凹口進(jìn)行拋光、 對(duì)晶片的邊緣進(jìn)行拋光、擦洗和/或清潔晶片、旋轉(zhuǎn)干燥晶片，然后將干的晶片放回到處理 盒，所述晶片在所述處理盒中可以被移到下一個(gè)工位。雖然已經(jīng)證明邊緣拋光是有效的，但 是這種操作增加了處理時(shí)間和成本。邊緣蝕刻操作一般包括將蝕刻劑引到硅晶片的邊緣，一般是引到表面的從外周邊 緣延伸到晶片表面的平面部分的那部分上。通過(guò)采取各種方法來(lái)防止蝕刻劑與晶片表面的 平面部分的明顯接觸。這些方法包括將晶片支撐在卡盤(pán)上并且將蝕刻劑引到晶片表面的所 述邊緣上。但是，在這些類(lèi)型的方法中，在晶片凹口的輪廓之內(nèi)蝕刻晶片的外周邊緣是困難 的。各種其它的方法包括將晶片堆放在一起，通常在相鄰的晶片之間包括襯墊，將蝕刻劑引 到晶片的露出的邊緣部分上。這些類(lèi)型的邊緣蝕刻操作的一個(gè)缺點(diǎn)是在蝕刻之后很難將這 些晶片分開(kāi)。目前在研磨技術(shù)中的進(jìn)步提供了具有改進(jìn)的納米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(nanotopology)的更 平整的晶片，研磨表面深度已經(jīng)變得更均勻和更淺。此外，目前的雙側(cè)拋光操作提供了將晶 片兩側(cè)上的少量表面下的損壞移除的優(yōu)點(diǎn)。事實(shí)上，由雙側(cè)拋光導(dǎo)致的增加的原料移除可 能給邊緣處理(例如拋光)操作增加負(fù)擔(dān)。
因此，對(duì)于晶片邊緣處理方法還存在一種需要，S卩，解決當(dāng)前邊緣處理操作的缺 點(diǎn)，并適合于用在使用目前晶片處理(例如研磨和/或雙側(cè)拋光)的各個(gè)方面中的新技術(shù) 的晶片處理操作中。

發(fā)明內(nèi)容
因此，簡(jiǎn)言之，本發(fā)明主要涉及一種處理(例如蝕刻)硅晶片邊緣的方法。特別地，本發(fā)明針對(duì)用于從硅晶片的表面去除硅的方法。所述晶片包括中心軸線、 與所述中心軸線總體垂直的前表面和后表面、從所述中心軸線延伸到沿所述晶片的外周邊 緣的一點(diǎn)的半徑R、沿著所述晶片的外周邊緣離所述中心軸線最近的點(diǎn)、以及所述晶片的前 后表面的邊緣部。所述邊緣部從所述最近的外周邊緣點(diǎn)延伸到在所述最近的外周邊緣點(diǎn)與 所述中心軸線之間的、距離所述最近的外周邊緣點(diǎn)不超過(guò)大約15mm的點(diǎn)。該方法包括使 蝕刻劑接觸(i)所述晶片的外周邊緣，(ii)所述晶片的前表面的邊緣部，和(iii)所述晶 片的后表面的邊緣部。在各個(gè)實(shí)施方式中，晶片與蝕刻劑的接觸發(fā)生在將晶片的平面度減小大約50%以 上之前。在其它實(shí)施方式中，在使晶片與蝕刻劑接觸之前，所述晶片具有至少大約20微米 的總厚度變化。在各個(gè)其它實(shí)施方式中，該方法還包括將邊緣蝕刻后的晶片的總厚度變化減小到 小于大約3微米。在另外的實(shí)施方式中，前后表面的邊緣部從所述最近的外周邊緣點(diǎn)和在所述最近 的外周邊緣點(diǎn)與所述中心軸線之間的、距離所述最近的外周邊緣點(diǎn)大約Imm到大約15mm的 點(diǎn)延伸。在另外的實(shí)施方式中，該方法還包括將邊緣蝕刻后的晶片的平面度減小至少約 50% ；使邊緣蝕刻后的晶片的外周邊緣、前表面和后表面與包含氫氧離子源的水溶液形式 的堿性蝕刻劑接觸；對(duì)蝕刻后的晶片的前表面和后表面進(jìn)行拋光；對(duì)蝕刻后的晶片的外周 邊緣進(jìn)行拋光。本發(fā)明還針對(duì)一種硅晶片，其包括中心軸線、與所述中心軸線總體垂直的前表面 和后表面、從所述中心軸線延伸到沿外周邊緣的一點(diǎn)的半徑R、沿著外周邊緣離所述中心軸 線最近的點(diǎn)、所述晶片的前后表面的邊緣部，以及所述晶片的前后表面的中心部，其中所述 邊緣部從所述最近的外周邊緣點(diǎn)延伸到在所述最近的外周邊緣點(diǎn)與所述中心軸線之間的、 距離所述最近的外周邊緣點(diǎn)不超過(guò)大約15mm的點(diǎn)，所述中心部從所述最近的外周邊緣點(diǎn) 與所述中心軸線之間的點(diǎn)和所述中心軸線延伸。所述晶片的前后表面具有至少20微米的 總厚度變化。所述晶片的前后表面的中心部具有至少大約0.3ym Ra的表面粗糙度。所述 晶片的前后表面的邊緣部具有小于大約0. 3μπι Ra的表面粗糙度。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，一種硅晶片包括中心軸線、與所述中心軸線總體垂直 的前表面和后表面、從所述中心軸線延伸到沿外周邊緣的一點(diǎn)的半徑R、沿著外周邊緣離所 述中心軸線最近的點(diǎn)、所述晶片的前后表面的邊緣部，以及所述晶片的前后表面的中心部， 所述邊緣部從所述最近的外周邊緣點(diǎn)延伸到在所述最近的外周邊緣點(diǎn)與所述中心軸線之 間的點(diǎn)，所述中心部從所述最近的外周邊緣點(diǎn)與所述中心軸線之間的點(diǎn)和所述中心軸線延
8伸。所述晶片的前后表面具有至少20微米的總厚度變化。所述晶片的前后表面的中心部具 有至少大約0. 3 μ m Ra的表面粗糙度。所述晶片的前后表面的邊緣部具有小于大約0. 2 μ m Ra的表面粗糙度。本發(fā)明還針對(duì)一種邊緣蝕刻裝置，其包括殼體和多個(gè)設(shè)置在所述殼體內(nèi)的滾子。 每個(gè)滾子包括中心軸線和多個(gè)環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽與每個(gè)相鄰滾子的環(huán)形凹槽基本平 行對(duì)準(zhǔn)。


圖1和2是圖示傳統(tǒng)晶片處理中的處理步驟的框圖；圖3是圖示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的晶片處理方法中的處理步驟的框圖；圖4是可以由本發(fā)明的方法處理的晶片的透視圖；圖5是圖4的晶片的局部透視圖，其中切掉了晶片的一部分；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的邊緣蝕刻裝置的側(cè)視圖；圖7是圖6的邊緣蝕刻裝置的頂視圖，其中圖示的裝置沒(méi)有晶片；圖8是圖6的邊緣蝕刻裝置的頂視圖，其中圖示的裝置內(nèi)裝載有晶片；圖9是圖6的邊緣蝕刻裝置的側(cè)視圖，其中圖示的裝置具有處于打開(kāi)位置的蓋；圖10示意性地圖示了邊緣蝕刻之前和邊緣蝕刻之后的硅晶片的表面和厚度；圖11是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的滾子的側(cè)視圖；圖12是圖示了圖11的滾子的凹槽的放大側(cè)視圖；圖13是可以由本發(fā)明的方法處理的晶片邊緣的放大側(cè)視圖；圖14是圖示了晶片與圖12的凹槽接合的放大側(cè)視圖；圖15是圖示了晶片與根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的凹槽接合的放大側(cè)視圖；圖16是圖示了晶片與根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的凹槽接合的放大側(cè)視圖；圖17是圖11的滾子的端視圖；圖18是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的滾子的側(cè)視圖；以及圖19是圖18的滾子的端視圖。所有附圖中相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種利用酸性或堿性蝕刻劑處理硅晶片邊緣部的方法。根據(jù)本發(fā) 明，對(duì)晶片的邊緣進(jìn)行蝕刻以去除由之前的處理(例如邊緣研磨)造成的晶片損壞。特別 地，本發(fā)明的方法包括在對(duì)晶片的平面度進(jìn)行任何顯著減小之前對(duì)晶片的邊緣進(jìn)行處理。 例如，在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式中，邊緣蝕刻操作是在磨光或研磨操作之前(例如在將晶 片的平面度減小通過(guò)GBIR方法測(cè)量的至少約50%之前)實(shí)施。在一個(gè)實(shí)施方式中，處理晶片的邊緣部包括使晶片的前和/或后表面的一部分與 堿性蝕刻劑接觸，在另一個(gè)實(shí)施方式中，與酸性蝕刻劑接觸。應(yīng)該指出的是，堿性或酸性蝕 刻劑的使用可能惡化晶片邊緣以及與所述蝕刻劑接觸的晶片表面的任何其它部分的平面 度。但是，邊緣蝕刻操作的這種潛在的負(fù)面影響可以通過(guò)在晶片的平面度處理之前實(shí)施邊 緣蝕刻操作來(lái)解決，晶片的平面度處理適合于解決由邊緣蝕刻造成的任何晶片平面度惡化
9(例如雙側(cè)拋光)。圖1描繪了傳統(tǒng)的晶片處理流程。如圖所示，對(duì)晶片表面進(jìn)行蝕刻(酸蝕或堿蝕) 以去除在晶片成形操作(例如晶片磨光和/或研磨操作)期間對(duì)晶片造成的機(jī)械損壞，并 去除在邊緣研磨操作期間對(duì)晶片造成的邊緣損壞。不論具體的蝕刻操作如何，蝕刻后的晶 片一般都要進(jìn)行邊緣拋光操作，隨后進(jìn)行雙側(cè)拋光操作。正如所指出的，雙側(cè)拋光操作一般 不會(huì)處理晶片表面的邊緣。圖2描繪了傳統(tǒng)晶片處理流程的另外一個(gè)實(shí)例，其中通過(guò)雙側(cè) 研磨操作、堿性蝕刻、隨后的邊緣拋光來(lái)對(duì)晶片進(jìn)行處理。圖3描繪了根據(jù)本發(fā)明的晶片處理流程的一個(gè)實(shí)施方式。如圖所示，在雙側(cè)研磨 平面度處理之前對(duì)晶片進(jìn)行邊緣蝕刻。正如所指出的，由邊緣蝕刻造成的晶片表面損壞通 過(guò)后續(xù)的晶片處理來(lái)解決。此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的邊緣蝕刻相對(duì)于以前的邊緣處 理方法(包括圖2中示出的邊緣拋光)具有優(yōu)勢(shì)。即，正如先前指出的，傳統(tǒng)的邊緣拋光操 作一般需要多步驟的晶片處理，這增加了晶片處理時(shí)間和成本，而本發(fā)明的實(shí)施方式的邊 緣蝕刻處理比這些傳統(tǒng)的邊緣拋光操作更簡(jiǎn)單更經(jīng)濟(jì)。例如，所述邊緣蝕刻方法的設(shè)備和 材料成本總體上低于與傳統(tǒng)的多步驟邊緣拋光操作相關(guān)的設(shè)備和材料成本。此外，本發(fā)明的方法避免了額外的材料成本，因?yàn)檎麄€(gè)晶片表面不與蝕刻劑接觸。 另外，正如本文在別處所指出的，本方法避免了與各種傳統(tǒng)的邊緣蝕刻操作相關(guān)的在邊緣 蝕刻完成時(shí)對(duì)堆疊的晶片進(jìn)行的分離，而這種分離通常是困難的和/或耗時(shí)的。這里所披 露的邊緣蝕刻方法還可以減少邊緣拋光次數(shù)，從而增加了處理加工的產(chǎn)量。一般地，通過(guò)將晶片的邊緣部浸入蝕刻劑而使要通過(guò)本方法進(jìn)行處理的硅晶片表 面的邊緣部與所述蝕刻劑接觸。在各個(gè)實(shí)施方式中，使晶片轉(zhuǎn)動(dòng)以通過(guò)將邊緣部浸入含有 所述蝕刻劑的浴槽中來(lái)持續(xù)地接觸晶片的所述邊緣部。例如，通過(guò)使晶片圍繞基本平行于 蝕刻劑或含有所述蝕刻劑的浴槽的頂面的軸線(例如圍繞基本平行于蝕刻劑或浴槽的軸 線或者圍繞關(guān)于蝕刻劑或浴槽的頂面傾斜0° -89°的角的軸線)轉(zhuǎn)動(dòng)可以使邊緣部與蝕 刻劑接觸。例如，晶片一般圍繞關(guān)于蝕刻劑的頂面大約0°到大約60°、大約0°到大約 40°、大約0°到大約20°、或大約0°到大約10°的角度取向的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。I.開(kāi)始材料本發(fā)明的實(shí)施方式的過(guò)程一般使用已經(jīng)從單晶硅錠切片的并被進(jìn)一步處理的 (例如使用傳統(tǒng)的研磨裝置來(lái)成形和/或斜切晶片的外周邊緣)硅晶片作為開(kāi)始材料。這 種處理減小了進(jìn)一步處理期間晶片損壞的風(fēng)險(xiǎn)，減小了由切片過(guò)程造成的非均勻損壞并且 粗略地提高了總體平面度和平行度以及前后表面的平面度。可以使用對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員 已知的任何裝置將晶片從硅錠上切下，例如內(nèi)徑切片裝置或線鋸切片裝置。晶片切片和研 磨處理對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是眾所周知的。不管在先處理的確切組合如何，硅晶片開(kāi)始材料都可以具有適合于目標(biāo)半導(dǎo)體 應(yīng)用的任何傳導(dǎo)類(lèi)型、電阻率、直徑、晶體取向和目標(biāo)厚度。例如，晶片直徑一般至少大約 100mm,可以是大約150mm、大約200mm、大約300mm、大約450mm或者更大，晶片的厚度可以 是大約475 μ m到大約900 μ m或者更大，其中厚度一般隨著直徑增加而增大。換言之，晶 片的半徑可以是至少大約25mm或至少大約50mm，甚至可以是大約75mm、大約100mm、大約 150mm、大約225mm或者更大。晶片可以具有任何晶體取向，包括例如<100>、<110>和<111> 晶體取向。
II.邊緣飩刻一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施方式的方法包括通過(guò)從硅晶片的外周邊緣和邊緣部上去 除硅來(lái)處理晶片的外周邊緣和邊緣部以提供平滑的邊緣表面。一般地，沿著晶片的外周邊 緣的離中心軸線最近的點(diǎn)由一凹口限定。正如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)“凹口深度”指的是一定 向凹口沿著半徑朝向中心軸線所延伸到的那個(gè)點(diǎn)。根據(jù)這些實(shí)施方式，與蝕刻劑接觸的晶 片的邊緣部由晶片的外周邊緣和所述凹口深度與中心軸線之間的一點(diǎn)(例如距離外周邊 緣不大于約15mm的點(diǎn)，距離外周邊緣在大約Imm和大約15mm之間的點(diǎn)，或者距離與中心軸 線最近的外周邊緣點(diǎn)在任何上述限定之內(nèi)的點(diǎn))限定?，F(xiàn)參見(jiàn)圖4，由本發(fā)明的方法處理的硅晶片一般包括中心軸線X、基本與所述中心 軸線垂直的前表面3和后表面5、以及從所述中心軸線延伸到所述晶片的外周邊緣上的一 點(diǎn)的半徑(R)。所述晶片還包括外周邊緣7和邊緣部11。所述邊緣部11從距離邊緣7最 近的外周邊緣點(diǎn)13延伸到比外周邊緣點(diǎn)13更靠近所述中心軸線的第二點(diǎn)15。這些點(diǎn)可以 圍繞晶片延伸以形成圓，在圖4中描繪成虛線圓。要被處理的晶片一般在晶片1的外周邊緣7上還包括一個(gè)或多個(gè)平面或定向凹口 9。外周邊緣可以包括多個(gè)平面，但是一般包括一個(gè)沿著晶片1的外周邊緣離所述中心軸線 X最近的點(diǎn)。與蝕刻劑接觸的晶片表面的邊緣部11與從沿著所述外周邊緣離所述中心軸線 最近的所述點(diǎn)延伸到在最近的外周邊緣點(diǎn)與中心軸線之間的點(diǎn)的晶片表面的一部分相對(duì) 應(yīng)。一般地，所述邊緣部由距離所述最近外周邊緣點(diǎn)不大于約15mm的點(diǎn)限定。在各個(gè)實(shí)施 方式中，所述邊緣部由距離所述最近外周邊緣點(diǎn)不大于約12mm、不大于約10mm、不大于約 8mm或者不大于約6mm的點(diǎn)(例如距離所述最近外周邊緣點(diǎn)不大于約5mm、不大于約4mm、不 大于約3mm、不大于約2mm或者不大于約Imm的點(diǎn))限定。與蝕刻劑接觸的所述邊緣部一般 包括晶片的外周邊緣和晶片的前表面和后表面的一部分。在這些以及各個(gè)其它的實(shí)施方式中，晶片表面的邊緣部由距離所述最近外周邊緣 點(diǎn)大約Imm到大約15mm之間、距離所述最近外周邊緣點(diǎn)大約Imm到大約12mm之間、或者距 離所述外周邊緣點(diǎn)大約Imm到大約IOmm之間的點(diǎn)限定。典型地，所述邊緣部由距離所述最 近外周邊緣點(diǎn)大約Imm到大約8mm之間、更典型地距離所述最近外周邊緣點(diǎn)大約Imm到大 約6mm之間、更典型地距離所述最近外周邊緣點(diǎn)大約Imm到大約5mm之間(例如距離所述 最近外周邊緣點(diǎn)大約Imm到大約4mm之間、大約Imm到大約3mm之間、或者大約Imm到大約 2mm之間)的點(diǎn)限定。如圖5中所示，所述晶片的所述邊緣7包括兩個(gè)斜面7a以及在這些斜面中間的頂 7b。正如所指出的，晶片表面的邊緣部與蝕刻劑的接觸包括晶片的外周邊緣和前和/ 或后表面的一部分的接觸。但是，基本上避免了晶片表面的大部分的接觸(例如晶片的整 個(gè)浸沒(méi))以將蝕刻劑的不必要的消耗降到最少。在這方面上，要指出的是前表面和后表面 與蝕刻劑接觸的徑向距離基本上類(lèi)似，但是可以基于處理?xiàng)l件和裝置的限制進(jìn)行改變。本發(fā)明的實(shí)施方式的處理過(guò)程一般是通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)晶片的邊緣部浸入蝕刻 劑浴槽或蝕刻劑池來(lái)實(shí)施的。在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可設(shè)想其它的處理過(guò)程。一般地，一個(gè)或 多個(gè)晶片定位成使得晶片的轉(zhuǎn)動(dòng)將所述晶片浸入在蝕刻劑池或浴槽中。正如先前指出的， 傳統(tǒng)的邊緣拋光一般需要多步驟操作。本發(fā)明的實(shí)施方式的處理是單步驟操作并且可以容易地并入到整個(gè)的硅晶片處理操作中，包括，例如并入到晶片成形操作(例如邊緣研磨)與 晶片表面的堿性蝕刻之間，如圖3中所示。進(jìn)一步要指出的是本處理過(guò)程在處理效率方面 提供了更進(jìn)一步的好處，因?yàn)槠淇梢赃M(jìn)行多個(gè)晶片的同時(shí)處理。更特別的是，該處理過(guò)程可 以容易地適于至少2個(gè)、至少4個(gè)、至少5個(gè)、至少6個(gè)、至少8個(gè)、至少10個(gè)或者更多晶片 的邊緣部的處理。例如，該處理過(guò)程可以適于至少10個(gè)晶片、至少20個(gè)晶片、至少30個(gè)晶 片、至少40個(gè)晶片或者至少50個(gè)晶片的處理。在一個(gè)實(shí)施方式中，立即繼續(xù)或緊跟著邊緣蝕刻，晶片經(jīng)歷輕度堿性蝕刻。輕度堿 性蝕刻減輕了晶片上的應(yīng)力并且有助于避免由邊緣蝕刻造成的任何彎曲或翹曲。輕度蝕刻 可以從晶片的表面上去除大約0. 5 μ m到大約2 μ m,更典型地大約0. 8 μ m到大約1. 2 μ m的 材料。在另一個(gè)實(shí)施方式中，在邊緣蝕刻之后晶片經(jīng)歷雙側(cè)研磨以降低晶片平面度。III.邊緣飩刻裝置圖6-9圖示了適合于用在本發(fā)明的方法中的邊緣蝕刻裝置或蝕刻機(jī)20的一個(gè)實(shí) 施方式。如圖6中所示，邊緣蝕刻機(jī)20—般包括殼體25。在殼體25之內(nèi)是可以支撐若干 晶片45的滾子35?？梢岳斫獾氖菨L子35可以以除圖6中示出的布置之外的各種其它布置 來(lái)安放。例如，所述蝕刻機(jī)20可以包括比圖6中繪出的滾子更多或更少的滾子35。此外， 所述蝕刻機(jī)可以包括一個(gè)圍繞晶片45的外邊緣的連續(xù)的滾子區(qū)域(例如在圖6中示出的 滾子35的區(qū)域之間延伸的滾子)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)驅(qū)動(dòng)滾子35的轉(zhuǎn)動(dòng)。所述驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)可以包括齒輪，所述齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)以驅(qū)動(dòng)邊緣蝕刻裝置的每個(gè)滾子。所述齒輪可以由例如電 機(jī)驅(qū)動(dòng)。所述裝置20還可以包括在所述殼體25內(nèi)的頂部滾子46。所述頂部滾子46幫助 晶片45更精確地圍繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。為了本發(fā)明的目的，“頂部滾子”包括定位成在晶片圓 周的最上部180度上的一點(diǎn)處接合晶片的滾子。所述頂部滾子46可以相對(duì)于所述殼體25 可調(diào)節(jié)地上下移動(dòng)，從而所述頂部滾子“浮動(dòng)”在晶片45上方?？梢詫⒅貕K連接到頂部滾 子46以有助于這些滾子接合并緊固晶片45。頂部滾子46可以連接到蓋60，所述蓋60可 以根據(jù)需要在加載和卸載晶片時(shí)打開(kāi)和關(guān)閉。圖7是其中沒(méi)有加載晶片的蝕刻裝置20的頂視圖。此外，為了說(shuō)明的目的，圖示 出的所述蝕刻裝置20沒(méi)有蓋和頂部滾子。如圖所示，每個(gè)滾子35包括基本與相鄰滾子35 的凹槽對(duì)齊的凹槽40。這樣，滾子可以緊固基本平行對(duì)齊的多個(gè)晶片。所述殼體25可以包 括開(kāi)口 50。可以在所述開(kāi)口 50內(nèi)形成閥(未示出)以調(diào)節(jié)進(jìn)出所述殼體25的蝕刻劑流 量。圖8是包括由圖7中示出的滾子/凹槽裝置緊固的多個(gè)晶片45的蝕刻裝置20的頂視 圖。圖9是所述裝置20的側(cè)視圖，圖示出了所述裝置具有打開(kāi)的蓋60。頂部滾子46由適 當(dāng)?shù)难b置連接到所述蓋60。在傳統(tǒng)的裝置中，在蝕刻之后必須從晶片堆分離每個(gè)晶片。該過(guò)程是勞動(dòng)強(qiáng)度大 的、困難的并且耗時(shí)的。圖6-9所描繪的蝕刻裝置20的使用省去了該分離步驟。在本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方式中，將晶片添加到所述邊緣蝕刻裝置20以便將 這些晶片夾在滾子35的凹槽40之間。將所述蓋60關(guān)閉以將這些晶片45安放在頂部滾子 46的凹槽中。為了晶片45與蝕刻劑的接觸，可以將所述邊緣蝕刻裝置20浸入蝕刻劑池(未 示出)中以使蝕刻劑通過(guò)圖7中示出的開(kāi)口 50進(jìn)入所述蝕刻裝置?？蛇x地，可以將蝕刻劑 通過(guò)第二開(kāi)口(未示出)直接引入所述殼體25。將所述開(kāi)口 50內(nèi)的所述閥關(guān)閉以使蝕刻
12劑液面升高直到蝕刻劑接觸晶片45的邊緣(圖6)。最終的蝕刻劑液面由虛線52表示。蝕刻裝置中蝕刻劑存儲(chǔ)槽的深度由蝕刻劑池中的蝕刻劑的量、將蝕刻機(jī)浸入到所 述池中的深度和/或直接添加到所述殼體25中的蝕刻劑的量確定。所述裝置20還可以包 括溢流孔(或“槽縫”或“堰”)(未示出)，溢流孔的最低點(diǎn)限定了裝置中蝕刻劑的深度。在 一個(gè)實(shí)施方式中，可以將從溢流孔出來(lái)的蝕刻劑返回到所述裝置20。蝕刻劑在邊緣蝕刻裝置20中的深度大致對(duì)應(yīng)于沿著晶片半徑相距外周邊緣的距 離，在所述距離上晶片與蝕刻劑接觸。一旦將蝕刻機(jī)浸入到蝕刻劑中，中心齒輪(未示出)就驅(qū)動(dòng)滾子35以使晶片轉(zhuǎn)動(dòng) 并將晶片浸入到蝕刻劑池或浴槽中。蝕刻之后，可以將所述裝置20從蝕刻劑池移出。在蝕刻劑直接添加到所述殼體25 中的實(shí)施方式中，可以打開(kāi)開(kāi)口 50中的所述閥以使蝕刻劑從殼體出來(lái)或者從殼體排出。將 所述蓋60打開(kāi)，可以將晶片45從蝕刻裝置20移出。圖11描繪了可以用在圖6-9中的邊緣蝕刻裝置中的滾子305，所述滾子305還可 以用在各種其它的實(shí)施方式中。圖11中示出的滾子305包括中心軸線X并且包括圍繞所 述軸線X的多個(gè)環(huán)形凹槽310。如圖11中所示，每個(gè)滾子305包括端部315。在圖17中圖 示出了端部315的側(cè)視圖。圖12示出了圖11中示出的滾子305的環(huán)形凹槽310。所述環(huán)形凹槽310由第一 環(huán)形邊緣311和第二環(huán)形邊緣312限定。兩邊緣311，312徑向向內(nèi)朝向滾子的中心軸線延 伸。正如從圖12可以看出的，因?yàn)榈谝缓偷诙h(huán)形邊緣311，312徑向向內(nèi)延伸，所以第一 環(huán)形邊緣和第二環(huán)形邊緣在軸向上朝向彼此延伸。第一環(huán)形邊緣311具有徑向上最內(nèi)部的 點(diǎn)317，第二環(huán)形邊緣312也包括徑向上最內(nèi)部的點(diǎn)319。圖13圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的晶片45的邊緣。所圖示出的晶片邊緣 在本領(lǐng)域中稱(chēng)做“T形”，但是在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下可以使用其它的輪廓形狀，包 括例如“R形”輪廓。所述邊緣45包括上斜面72和下斜面74。在斜面72、74之間是頂75。 頂75限定了寬度W。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述凹槽310的徑向上最內(nèi)部的點(diǎn)317與徑向上最內(nèi)部的點(diǎn) 319之間的距離小于所述凹槽制成一定的尺寸和形狀以用來(lái)容納的所述晶片的頂寬W。如 圖14中所示，這種布置使得晶片45能夠夾在凹槽的錐形內(nèi)，使晶片45能夠更精確地圍繞 其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。更精確的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致圍繞晶片45的圓周的更平滑的蝕刻。在另一個(gè)實(shí)施方式中，第一邊緣311的徑向上最內(nèi)部的點(diǎn)317與第二邊緣312的 徑向上最內(nèi)部的點(diǎn)319之間的距離小于晶片的平均厚度。在一個(gè)實(shí)施方式中，第一邊緣311的徑向上最內(nèi)部的點(diǎn)317與第二邊緣312的 徑向上最內(nèi)部的點(diǎn)319之間的距離小于200 μ m。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該距離小于大約 100 μ m，在其它的實(shí)施方式中，該距離從大約50 μ m到大約200 μ m或者從大約50 μ m到大 約 100 μ m。如圖12中所示，在第一邊緣311的徑向上最內(nèi)部的點(diǎn)317與第二邊緣312的徑向 上最內(nèi)部的點(diǎn)319之間延伸有基底333。基底333的寬度可以小于所述凹槽制成一定的尺寸 和形狀以用來(lái)容納的晶片的頂寬W(圖14)。晶片的頂寬W可以通過(guò)使用邊緣成型檢測(cè)工具 來(lái)確定。用于邊緣輪廓檢測(cè)的合適設(shè)備包括LEP-2200邊緣輪廓監(jiān)測(cè)器(日本的Kobelco)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，基底的寬度從大約50 μ m到大約200 μ m，在另一個(gè)實(shí)施方式 中，從大約50 μ m到大約100 μ m。所述凹槽310還可以包括第三環(huán)形邊緣319和第四環(huán)形邊緣320。在一個(gè)實(shí)施方 式中，如圖15中所示，所述凹槽不包括第三邊緣和第四邊緣而是僅包括第一邊緣311'和 第二邊緣312'?，F(xiàn)參見(jiàn)圖16，在一個(gè)實(shí)施方式中，第一邊緣和第二邊緣相交以形成頂點(diǎn)315"。該 頂點(diǎn)315"限定了第一邊緣311"的徑向上最內(nèi)部的點(diǎn)和第二邊緣312"的徑向上最內(nèi)部 的點(diǎn)。圖18圖示了可以用在如圖6-9中描繪的邊緣蝕刻裝置和各種其它實(shí)施方式中的 滾子405。該滾子405包括端部415，該端部415在設(shè)計(jì)上不同于圖11的端部315。該滾子 405包括凹槽410。這些凹槽410可以具有與圖14-16中圖示出的任一種凹槽相同的結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)特定的情況(例如要處理的晶片的數(shù)量和邊緣蝕刻后 的晶片所希望具有的特點(diǎn))來(lái)選擇邊緣蝕刻條件。例如，一般以防止蝕刻劑向內(nèi)流動(dòng)超過(guò) 所述邊緣部到達(dá)晶片表面的內(nèi)部或者中心部的速率(例如至少大約10轉(zhuǎn)/分鐘(rpm)) 使一個(gè)或多個(gè)晶片轉(zhuǎn)動(dòng)，但是所述速率一般低于可能導(dǎo)致設(shè)備損壞和/或晶片移動(dòng)的速率 (例如超過(guò)大約200rpm的速度)。因此，一般以至少約10轉(zhuǎn)/分鐘(rpm)、至少約20rpm、至 少約30rpm、至少約50rpm、至少約75rpm或甚至至少約90rpm的速率使晶片轉(zhuǎn)動(dòng)。一般地， 以大約IOrpm到大約60rpm、大約20rpm到大約50rpm或大約30rpm到大約45rpm的速率使 晶片轉(zhuǎn)動(dòng)。在其它實(shí)施方式中，以大約75rpm到大約125rpm或大約90rpm到大約IlOrpm 的速率使晶片轉(zhuǎn)動(dòng)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以使用其它條件。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以使晶片的轉(zhuǎn)動(dòng)方向反向，以使得晶片在與蝕刻劑接觸時(shí) 在順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较蛏隙伎梢赞D(zhuǎn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，使晶片以大約IOOrpm的速度在 順時(shí)針?lè)较蛏限D(zhuǎn)動(dòng)大約60秒，以大約IOOrpm的速度在逆時(shí)針?lè)较蛏限D(zhuǎn)動(dòng)大約60秒?？梢愿鶕?jù)例如初始邊緣表面粗糙度和/或所需的最終的邊緣表面特征來(lái)選擇將 所述邊緣部浸入蝕刻劑中的時(shí)間。不管具體情況如何，晶片表面的外周邊緣和邊緣部一般 浸入到蝕刻劑中要至少大約30秒、至少大約1分鐘、至少大約2分鐘、至少大約3分鐘、至 少大約4分鐘或至少大約5分鐘。根據(jù)這些以及各個(gè)其它的實(shí)施方式，晶片的外周邊緣和 邊緣部浸入到蝕刻劑中不超過(guò)大約30分鐘、不超過(guò)大約20分鐘或不超過(guò)大約10分鐘。例 如，晶片的外周邊緣和邊緣部可以與蝕刻劑接觸大約1分鐘到大約20分鐘、大約1分鐘到 大約15分鐘或大約2分鐘到大約10分鐘的時(shí)間。從晶片表面的外周邊緣和邊緣部去除的硅的量根據(jù)具體情況和條件而不同，但是 考慮到雙側(cè)拋光并不解決邊緣粗糙度的事實(shí)，通常本發(fā)明的實(shí)施方式的處理過(guò)程提供了足 夠的去除以提供足夠平滑的外周邊緣和邊緣部。一般地，晶片的外周邊緣和邊緣部浸入蝕 刻劑中的時(shí)間使得將總厚度是至少大約 ο μ m、至少大約20 μ m、至少大約30 μ m、至少大約 40 μ m或至少大約50 μ m的硅從晶片表面的邊緣部去除。典型地，晶片的外周邊緣和邊緣部 浸入到蝕刻劑中的時(shí)間使得將總厚度是大約10 μ m到大約100 μ m、更典型地大約20 μ m到 大約90 μ m、以及更典型地大約30 μ m到大約80 μ m (例如大約40 μ m到大約60 μ m)的硅從 晶片表面的邊緣部上去除。在一個(gè)實(shí)施方式中，晶片的外周邊緣和邊緣部浸入到蝕刻劑中的時(shí)間使得晶片的
14直徑減小至少大約10 μ m、至少大約20 μ m、至少大約30 μ m、至少大約40 μ m或至少大約 50 μ m。典型地，晶片的外周邊緣和邊緣部浸入到蝕刻劑中的時(shí)間使得晶片的直徑減少大 約10 μ m到大約100 μ m、更典型地大約20 μ m到大約90 μ m、更典型地大約30 μ m到大約 80 μ m0IV.邊緣飩刻后的晶片正如本文在別處指出和在圖3中描繪的，本發(fā)明的實(shí)施方式的邊緣蝕刻方法是在 晶片平面度處理(例如磨光或研磨)之前執(zhí)行的。因此，一般在將從硅錠上切下的晶片的前 后表面的平面度減小通過(guò)GBIR方法確定的至少大約50%、至少大約60%、至少大約70%、 至少大約80%、甚至更典型地至少大約90% (例如至少大約95%)之前執(zhí)行邊緣蝕刻。因 此，一般地，要被邊緣蝕刻的晶片的前后表面呈現(xiàn)出至少大約10微米、典型地至少大約20 微米、以及更典型地至少大約25微米的總厚度變化。邊緣蝕刻可以影響總體的晶片平面 度。因此，邊緣蝕刻后的晶片的表面一般呈現(xiàn)出超過(guò)20微米或超過(guò)大約25微米(例如大 于大約30微米或大于大約35微米)的總厚度變化。在邊緣蝕刻之后執(zhí)行的晶片處理過(guò)程，例如研磨、雙側(cè)拋光和/或最終拋光一般 將晶片的前表面的平面度(在從硅錠上切下之后測(cè)量到的和處理過(guò)程之后測(cè)量到的)減小 通過(guò)GBIR方法確定的至少大約50%、至少大約60%、至少大約70%、至少大約80%以及甚 至至少大約90%。在其它實(shí)施方式中，晶片的后表面的平面度被減小上述的量。還如圖3中所示，一般在晶片的前后表面的表面粗糙度處理(例如整個(gè)晶片表面 的酸性或堿性蝕刻)之前執(zhí)行本方法的邊緣蝕刻。因此，邊緣蝕刻后的晶片的前表面的一 部分，尤其是晶片的不與蝕刻劑接觸的那些部分(即，從蝕刻劑接觸到晶片的徑向上最內(nèi) 部的點(diǎn)和中心軸線延伸的表面的中心部)一般會(huì)呈現(xiàn)出至少大約0.3μπι Ra(至少大約 3μπι Rt)、至少大約Ιμπι Ra (至少大約10 μ m Rt)或至少大約1.5μπι Ra (至少大約15 μ m Rt)的平均表面粗糙度。一般地，邊緣蝕刻后的晶片的前表面的中心部呈現(xiàn)出大約0.3到 大約2. 5 μ m Ra (大約3到大約25 μ m Rt)、大約0. 7到大約2 μ m Ra (大約7到大約20 μ m Rt)或大約1到大約1. 5 μ m Ra(大約10到大約15 μ m Rt)的表面粗糙度。此外或可選地，邊緣蝕刻后的晶片的后表面的一部分(即晶片的后表面的對(duì)應(yīng)中 心部)一般呈現(xiàn)出至少大約0. 3 μ m Ra (至少大約3 μ m Rt)、至少大約1 μ m Ra (至少大約 10 μ m Rt)或至少大約1.5μπι Ra(至少大約15 μ m Rt)的平均表面粗糙度。一般地，邊緣 蝕刻后的晶片的后表面的中心部呈現(xiàn)出大約0. 3到大約2. 5 μ m Ra (大約3到大約25 μ m Rt)、大約0. 7到大約2 μ m Ra (大約7到大約20 μ m Rt)或大約1到大約1. 5 μ m Ra (大約 10到大約15μπι Rt)的表面粗糙度。不管前和/或后表面的一部分的初始表面粗糙度如 何，要指出的是根據(jù)本發(fā)明的邊緣蝕刻一般對(duì)這些表面的粗糙度幾乎沒(méi)有任何影響。例如， 一般地，前后表面之一或兩者的表面粗糙度的變化不超過(guò)大約5%、不超過(guò)大約2%以及優(yōu) 選地不超過(guò)大約(例如不超過(guò)大約0. 5% )由于邊緣蝕刻去除了邊緣損壞，所以邊緣蝕刻后的晶片的邊緣表面粗糙度小于整 個(gè)前表面和后表面的粗糙度。例如，邊緣蝕刻后的晶片的邊緣部的表面粗糙度一般小于大 約Ιμ Ra、小于大約0. 5μ Ra、小于大約0. 3μπι Ra、小于大約0. 2μπι Ra或小于大約 0. 1 μ m Ra。一般地，邊緣蝕刻后的晶片的邊緣表面粗糙度為大約0. 05到大約1 μ m Ra、大 約0. 1到大約0. 6 μ m Ra或大約0. 2到大約0. 5 μ m Ra。
在各個(gè)實(shí)施方式中，在邊緣蝕刻完成之后，一般(例如通過(guò)研磨或磨光)將邊緣蝕 刻后的晶片的表面的總厚度變化減小到小于大約3微米、小于大約2微米或小于大約1微 米。圖10圖示了邊緣蝕刻之前的晶片200，其具有由前表面205和后表面210限定的 初始厚度L。晶片200還包括凹口 215，該凹口 215從晶片的外周邊緣220延伸到限定了晶 片表面的邊緣部Pe的凹口深度225。晶片200還具有從外周邊緣220延伸到深度D的浸入 區(qū)I，所述深度D包括晶片表面的邊緣部P6和晶片的前表面205和后表面210的一部分。圖10還圖示了邊緣蝕刻后的晶片250，其包括邊緣蝕刻后的區(qū)域255，該區(qū)域包括 蝕刻后的凹口部260和前表面205'的蝕刻部以及后表面210'的蝕刻部。與蝕刻劑的接 觸提供了從晶片的前后表面的硅去除量R，因而從浸入?yún)^(qū)的總的硅去除量為2R，浸入?yún)^(qū)的 最終厚度為T(mén)f(TQ-2R)。V.酸件飩刻劑適合于根據(jù)本發(fā)明的邊緣蝕刻的酸性蝕刻劑包括那些通常在本領(lǐng)域中已知的蝕 刻劑，例如包括在美國(guó)專(zhuān)利號(hào) 3，964，957 ；5, 340，437 ；5, 211, 794 ；4, 388，140 ；5, 236，548 ； 5，246，528 ；4，971，645 ；4，251，317 ；4，849，701 ；6，294，469 ；5，233，218 ；6，482，749 ； 6，046，117中所描述的那些蝕刻劑，為了所有相關(guān)聯(lián)的目的，它們的全文通過(guò)引用并入于 此。一般地，酸性蝕刻劑是包括氫離子源的水溶液的形式。氫離子源可以從包含氫氟酸、硝 酸、磷酸、醋酸、硫酸、鹽酸、檸檬酸、草酸、丙酸、高錳酸以及它們的組合的組中選出。一般 地，氫離子源以至少大約40wt%、更典型地至少大約50wt%、更典型地至少大約60wt%、甚 至更典型地至少大約70wt% (例如至少大約80wt%或至少大約90wt% )的濃度存在于蝕 刻劑中。在各個(gè)實(shí)施方式中，酸性蝕刻劑基本上由水和氫離子源構(gòu)成。在各個(gè)其它的實(shí)施 方式中，酸性蝕刻劑包括一種或多種伴隨氫離子源的添加劑。例如，酸性蝕刻劑可以包括 從由氟代烷基磺酸銨(ammonium fluoroalkylsulfonate)(例如Novec 4300)、全氟代辛 g石黃酸鐘(potassium perfluorooctanesulfonate)、十二;^基苯石黃酸(dodecylbenzene sulfonic acid)、烷基芳基磺酸(alkyl aryl sulfonic acid)以及它們的組合構(gòu)成的組中 選出的表面活性劑。在各個(gè)實(shí)施方式中，酸性蝕刻劑可以包括含氟化合物表面活性劑(例 如Fluorad FC-95)。不管表面活性劑是單獨(dú)的添加劑，還是包含在蝕刻劑中的其它添 加劑，添加劑與氫離子源的體積比一般至少大約0.001 1、典型地至少大約0.002 1、 更典型地至少大約0.003 1。例如，在各個(gè)實(shí)施方式中，添加劑與氫離子源的體積比為 大約0.001 1到大約1 1、大約0.002 1到大約0.5 1或大約0. 003 1到大約 0. 25 1。VI.堿性蝕刻劑適合于根據(jù)本發(fā)明的邊緣蝕刻的堿性蝕刻劑包括在本領(lǐng)域中已知的那些蝕刻劑， 例如包括在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)7，323，421 ；6, 110，839 ；6, 383，060 ；和6，503，363中所描述的那些 蝕刻劑，為了所有相關(guān)聯(lián)的目的，它們的全文通過(guò)引用并入于此。一般地，堿性蝕刻劑是包 括氫氧離子源的水溶液的形式。氫氧離子源一般包括從由氫氧化鈉、氫氧化鉀、四甲基氫氧 化銨以及它們的組合構(gòu)成的組中選出的堿金屬氫氧化物。示例
16
1 訪緣飩亥I丨后的晶片的訪緣質(zhì)量的i平估使用圖6-9中示出的那種類(lèi)型的邊緣蝕刻機(jī)對(duì)15P_300mm晶片的邊緣部進(jìn)行蝕 刻。將邊緣部浸入到300ml的酸性蝕刻劑池中，所述酸性蝕刻劑來(lái)自于如下的混合物2.41 的 HN03(69wt% )、21 的 H3PO4 (85wt% )和 0. 551 的 HF(49wt% )。執(zhí)行兩個(gè)循環(huán)，一個(gè)循環(huán)是對(duì)7個(gè)晶片的邊緣部進(jìn)行蝕刻，其中所述的邊緣部從 最近的外周邊緣點(diǎn)延伸到距離所述最近的外周邊緣點(diǎn)大約8. 5mm的點(diǎn)。第二個(gè)循環(huán)是對(duì)8 個(gè)晶片進(jìn)行蝕刻，其中所述邊緣部延伸到距離所述最近的外周邊緣點(diǎn)大約8. 5mm的點(diǎn)。第一個(gè)、7個(gè)晶片循環(huán)的蝕刻時(shí)間是300秒，在150秒之后反向轉(zhuǎn)動(dòng)?；贠GP直 徑(蝕刻前后晶片直徑的比較)的硅去除量是大約30 μ m。第二個(gè)、8個(gè)晶片循環(huán)的蝕刻時(shí)間是360秒，在150秒的蝕刻時(shí)間之后反向轉(zhuǎn)動(dòng)。 基于OGP直徑的硅去除量也是大約30 μ m。兩個(gè)循環(huán)均是以25-30rpm的晶片轉(zhuǎn)速進(jìn)行的。每個(gè)蝕刻循環(huán)結(jié)束時(shí)，將含有蝕刻劑池的貯槽清空，并且噴水沖洗晶片大約2分 鐘以去除殘余的酸。將沖洗過(guò)的晶片從所述貯槽中移出并干燥。然后對(duì)晶片進(jìn)行研磨、雙 側(cè)拋光、邊緣拋光并對(duì)邊緣質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。通過(guò)Chapman粗糙度測(cè)量得到的邊緣質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品相當(dāng)。邊緣測(cè)量結(jié)果顯示幾 乎沒(méi)有殘余的損壞。示例2 通過(guò)邊緣飩刻去除的材料的量的確定從單晶硅錠上切下300mm的晶片(75)。邊緣研磨之后，使用圖6-9中示出的那種 類(lèi)型的邊緣蝕刻機(jī)對(duì)這些晶片的邊緣部進(jìn)行蝕刻。將這些晶片分成39個(gè)晶片的第一組和36個(gè)晶片的第二組。將第一組晶片邊緣拋 光(SpeedFam的EP-300-X) 11秒，第二組晶片邊緣拋光8秒。從單個(gè)晶片上切下第三組(75)晶片，并對(duì)其進(jìn)行邊緣研磨和邊緣拋光(SpeedFam 的EP-300-X)。邊緣拋光的時(shí)間長(zhǎng)度是常規(guī)的13秒。然后組合邊緣蝕刻后的晶片并進(jìn)行雙側(cè)拋光。對(duì)第三組晶片也進(jìn)行雙側(cè) 拋光(PeterWolters的AC-2000-P2)。將所有批次的晶片的盒組合并執(zhí)行最終拋光 (LapMaster)。雙側(cè)拋光從晶片表面上大約去除15 μ m的材料。邊緣蝕刻后的晶片在最終拋光之后的平均直徑(OGP)是299. 9946mm，沒(méi)有進(jìn)行邊 緣蝕刻的晶片在最終拋光之后的平均直徑(ODP)是300. 0211mm。這相當(dāng)于邊緣蝕刻后的晶 片相對(duì)于邊緣拋光后的晶片從晶片邊緣上減少了 13. 5 μ m的材料。示例3 進(jìn)行邊緣拋光和沒(méi)有進(jìn)行邊緣拋光的晶片之間的平面度比較示例2的三批晶片在最終拋光之后的平面度是由GBIR、SBIR和SFQR方法來(lái)確定 的。在下面的表1中示出了結(jié)果。
平均IR平均SBIR最大值平均SFQR最大值未邊緣蝕刻(13秒)308. 7118. 729. 8邊緣蝕刻(U秒)315. 9124. 541. 權(quán)利要求
一種從硅晶片表面去除硅的方法，所述晶片包括中心軸線、與所述中心軸線總體垂直的前表面和后表面、外周邊緣、從所述中心軸線延伸到沿所述晶片的外周邊緣的一點(diǎn)的半徑R、沿著所述晶片的外周邊緣離所述中心軸線最近的點(diǎn)、以及所述晶片的前表面和后表面的邊緣部，所述邊緣部從所述最近的外周邊緣點(diǎn)延伸到在所述最近的外周邊緣點(diǎn)與所述中心軸線之間的、距離所述最近的外周邊緣點(diǎn)不超過(guò)大約15mm的點(diǎn)，該方法包括使蝕刻劑接觸(i)所述晶片的外周邊緣，(ii)所述晶片的前表面的邊緣部，和(iii)所述晶片的后表面的邊緣部，其中在將所述晶片的前表面的平面度減小大約50％以上之前，使所述外周邊緣以及所述前表面和后表面的邊緣部與蝕刻劑接觸。
2.一種從硅晶片表面去除硅的方法，所述晶片包括中心軸線、與所述中心軸線總體垂 直的前表面和后表面、外周邊緣、從所述中心軸線延伸到沿所述晶片的外周邊緣的一點(diǎn)的 半徑R、沿著所述晶片的外周邊緣離所述中心軸線最近的點(diǎn)、以及所述晶片的前表面和后表 面的邊緣部，所述邊緣部從所述最近的外周邊緣點(diǎn)延伸到在所述最近的外周邊緣點(diǎn)與所述 中心軸線之間的、距離所述最近的外周邊緣點(diǎn)不超過(guò)大約15mm的點(diǎn)，該方法包括使蝕刻劑接觸(i)所述晶片的外周邊緣，( )所述晶片的前表面的邊緣部，和(iii)所 述晶片的后表面的邊緣部，其中在所述接觸之前在所述晶片的前表面上所述晶片具有至少 大約20微米的總厚度變化。
3.—種從硅晶片表面去除硅的方法，所述晶片包括中心軸線、與所述中心軸線總體垂 直的前表面和后表面、外周邊緣、從所述中心軸線延伸到沿所述晶片的外周邊緣的一點(diǎn)的 半徑R、沿著所述晶片的外周邊緣離所述中心軸線最近的點(diǎn)、以及所述晶片的前表面和后表 面的邊緣部，所述邊緣部從所述最近的外周邊緣點(diǎn)延伸到在所述最近的外周邊緣點(diǎn)與所述 中心軸線之間的、距離所述最近的外周邊緣點(diǎn)不超過(guò)大約15mm的點(diǎn)，該方法包括使蝕刻劑接觸(i)所述晶片的外周邊緣，( )所述晶片的前表面的邊緣部，和(iii)所 述晶片的后表面的邊緣部，從而產(chǎn)生邊緣蝕刻后的晶片；以及 將邊緣蝕刻后的晶片的總厚度變化減小到小于大約3微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面 的邊緣部從所述最近的外周邊緣點(diǎn)延伸到距離所述最近的外周邊緣點(diǎn)不超過(guò)大約IOmm的點(diǎn)ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面 的邊緣部從所述最近的外周邊緣點(diǎn)延伸到距離所述最近的外周邊緣點(diǎn)不超過(guò)大約4mm的點(diǎn)ο
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面 的邊緣部從所述最近的外周邊緣點(diǎn)延伸到距離所述最近的外周邊緣點(diǎn)不超過(guò)大約Imm的點(diǎn)ο
7.—種從硅晶片表面去除硅的方法，所述晶片包括中心軸線、與所述中心軸線總體垂 直的前表面和后表面、外周邊緣、從所述中心軸線延伸到沿所述晶片的外周邊緣的一點(diǎn)的 半徑R、沿著所述晶片的外周邊緣離所述中心軸線最近的點(diǎn)、以及所述晶片的前表面和后表 面的邊緣部，所述邊緣部從所述最近的外周邊緣點(diǎn)延伸到在所述最近的外周邊緣點(diǎn)與所述 中心軸線之間的、距離所述最近的外周邊緣點(diǎn)大約Imm到大約15mm的點(diǎn)，該方法包括使蝕刻劑接觸(i)所述晶片的外周邊緣，( )所述晶片的前表面的邊緣部，和(iii)所述晶片的后表面的邊緣部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面的邊緣部從 所述最近的外周邊緣點(diǎn)延伸到距離所述最近的外周邊緣點(diǎn)Imm到大約IOmm的點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面的邊緣部從 所述最近的外周邊緣點(diǎn)延伸到距離所述最近的外周邊緣點(diǎn)Imm到大約4mm的點(diǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述接觸發(fā)生在將所述晶片 的前表面和后表面的平面度減小大約50%以上之前。
11.根據(jù)權(quán)利要求2-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述接觸發(fā)生在將所述晶片 的前表面和后表面的平面度減小大約70%以上之前。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，R為至少大約150mm。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)使所述晶片轉(zhuǎn)動(dòng)而使 所述晶片的外周邊緣和前后邊緣部與蝕刻劑接觸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，使所述晶片以至少大約10轉(zhuǎn)/分鐘 (rpm)的速率轉(zhuǎn)動(dòng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使所述晶片的外周邊緣和 前后邊緣部與蝕刻劑接觸至少大約1分鐘。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述晶片的外周邊緣和 前后邊緣部與蝕刻劑接觸的同時(shí)，使晶片的轉(zhuǎn)動(dòng)反向以使晶片在順時(shí)針和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)方向 上都轉(zhuǎn)動(dòng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使所述晶片的外周邊緣和 前后邊緣部與蝕刻劑接觸的時(shí)間使得從晶片的前后邊緣部上去除至少大約10 μ m的總厚度。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使所述晶片的外周邊緣和 前后邊緣部與蝕刻劑接觸的時(shí)間使得所述晶片的直徑被減少至少大約10 μ m。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，同時(shí)使多個(gè)晶片的外周邊 緣和邊緣部與蝕刻劑接觸。
20.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述蝕刻劑是包括氫離子 源的水溶液形式的酸性蝕刻劑。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述蝕刻劑包括選自氫氟酸、硝酸、磷 酸、醋酸、硫酸、鹽酸、檸檬酸、草酸、丙酸、高錳酸、以及它們的組合的氫離子源。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的方法，其特征在于，所述蝕刻劑還包括選自氟代烷基 磺酸銨、全氟代辛烷磺酸鉀、十二烷基苯磺酸、烷基芳基磺酸、以及它們的組合的表面活性 劑。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述表面活性劑與氫離子源的體積比 為至少大約0.001 1。
24.根據(jù)權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述蝕刻劑是包括氫氧離 子源的水溶液形式的堿性蝕刻劑。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述氫氧離子源選自氫氧化鈉、氫氧化 鉀、四甲基氫氧化銨、以及它們的組合。
26.根據(jù)權(quán)利要求1-25中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括將所述晶片的前表 面與堿性蝕刻劑接觸以釋放晶片中的應(yīng)力。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述堿性蝕刻劑從所述晶片的所述表 面上去除大約0. 5 μ m到大約2 μ m的材料。
28.根據(jù)權(quán)利要求1-27中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括研磨邊緣蝕刻后的晶 片的前表面和后表面以減小晶片的平面度。
29.—種從硅晶片表面去除硅的方法，所述晶片包括中心軸線、與所述中心軸線總體垂 直的前表面和后表面、外周邊緣、從所述中心軸線延伸到沿所述晶片的外周邊緣的一點(diǎn)的 半徑R、沿著所述晶片的外周邊緣離所述中心軸線最近的點(diǎn)、以及所述晶片的前表面和后表 面的邊緣部，所述邊緣部從所述最近的外周邊緣點(diǎn)延伸到在所述最近的外周邊緣點(diǎn)與所述 中心軸線之間的、距離所述最近的外周邊緣點(diǎn)不超過(guò)大約15mm的點(diǎn)，該方法包括使蝕刻劑接觸(i)所述晶片的外周邊緣，( )所述晶片的前表面的邊緣部，和(iii)所 述晶片的后表面的邊緣部；將邊緣蝕刻后的晶片的平面度減小至少大約50% ；使邊緣蝕刻后的晶片的外周邊緣、前表面和后表面與包括氫氧離子源的水溶液形式的 堿性蝕刻劑接觸；拋光邊緣蝕刻后的晶片的前表面和后表面；以及 拋光邊緣蝕刻后的晶片的外周邊緣。
30.一種硅晶片，其包括中心軸線、與所述中心軸線總體垂直的前表面和后表面、從所 述中心軸線延伸到沿外周邊緣的一點(diǎn)的半徑R、沿著外周邊緣離所述中心軸線最近的點(diǎn)、所 述晶片的前表面和后表面的邊緣部以及所述晶片的前表面和后表面的中心部，其中所述邊 緣部從所述最近的外周邊緣點(diǎn)延伸到在所述最近的外周邊緣點(diǎn)與所述中心軸線之間的、距 離所述最近的外周邊緣點(diǎn)不超過(guò)大約15mm的點(diǎn)，所述中心部從所述最近的外周邊緣點(diǎn)與 所述中心軸線之間的所述點(diǎn)和所述中心軸線延伸；其中所述晶片的前表面和后表面具有至少20微米的總厚度變化； 所述晶片的前表面和后表面的中心部具有至少大約0. 3μπι Ra的表面粗糙度；以及 所述晶片的前表面和后表面的邊緣部具有小于大約0. 3μπι Ra的表面粗糙度。
31.一種硅晶片，其包括中心軸線、與所述中心軸線總體垂直的前表面和后表面、從所 述中心軸線延伸到沿外周邊緣的一點(diǎn)的半徑R、沿著外周邊緣離所述中心軸線最近的點(diǎn)、所 述晶片的前表面和后表面的邊緣部以及所述晶片的前表面和后表面的中心部，其中所述邊 緣部從所述最近的外周邊緣點(diǎn)延伸到在所述最近的外周邊緣點(diǎn)與所述中心軸線之間的點(diǎn)， 所述中心部從所述最近的外周邊緣點(diǎn)與所述中心軸線之間的所述點(diǎn)和所述中心軸線延伸； 其中所述晶片的前表面和后表面具有至少20微米的總厚度變化； 所述晶片的前表面和后表面的中心部具有至少大約0. 3 μ m Ra的表面粗糙度；以及 所述晶片的前表面和后表面的邊緣部具有小于大約0. 2 μ m Ra的表面粗糙度。
32.根據(jù)權(quán)利要求30或31所述的硅晶片，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面具 有至少大約25微米的總厚度變化。
33.根據(jù)權(quán)利要求30或31所述的硅晶片，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面具有至少大約35微米的總厚度變化。
34.根據(jù)權(quán)利要求30-33中任一項(xiàng)所述的硅晶片，其特征在于，所述晶片的前表面和后 表面的中心部具有大約0. 3 μ m Ra到大約2. 5 μ m Ra的表面粗糙度。
35.根據(jù)權(quán)利要求30-33中任一項(xiàng)所述的硅晶片，其特征在于，所述晶片的前表面和后 表面的中心部具有大約0. 7 μ m Ra到大約2 μ m Ra的表面粗糙度。
36.根據(jù)權(quán)利要求30-33中任一項(xiàng)所述的硅晶片，其特征在于，所述晶片的前表面和后 表面的中心部具有大約1 μ m Ra到大約1. 5 μ m Ra的表面粗糙度。
37.一種邊緣蝕刻裝置，該裝置包括殼體；以及多個(gè)設(shè)置在所述殼體內(nèi)的滾子，每個(gè)滾子包括中心軸線和多個(gè)環(huán)形凹槽，所述多個(gè)環(huán) 形凹槽與每個(gè)相鄰滾子的環(huán)形凹槽總體上平行對(duì)齊。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的邊緣蝕刻裝置，其特征在于，所述環(huán)形凹槽由第一環(huán)形邊 緣和第二環(huán)形邊緣限定，所述第一環(huán)形邊緣和第二環(huán)形邊緣均沿徑向向內(nèi)朝向中心軸線延 伸，所述第一環(huán)形邊緣沿徑向向內(nèi)延伸的同時(shí)沿軸向朝向第二環(huán)形邊緣延伸。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的邊緣蝕刻裝置，其特征在于，第一邊緣的徑向上最內(nèi)部的 點(diǎn)與第二邊緣的徑向上最內(nèi)部的點(diǎn)之間的距離小于所述凹槽形成一定的尺寸和形狀以用 來(lái)接納的晶片的頂寬。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的邊緣蝕刻裝置，其特征在于，所述第二環(huán)形邊緣沿徑向向 內(nèi)延伸的同時(shí)沿軸向朝向第一環(huán)形邊緣延伸。
41.根據(jù)權(quán)利要求38所述的邊緣蝕刻裝置，其特征在于，所述凹槽由第一邊緣的徑向 上最內(nèi)部的點(diǎn)與第二邊緣的徑向上最內(nèi)部的點(diǎn)之間的基底限定，基底的寬度的距離小于所 述凹槽形成一定的尺寸和形狀以用來(lái)接納的晶片的頂寬。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的邊緣蝕刻裝置，其特征在于，所述基底的寬度為大約50μ m 到大約200 μ m。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的邊緣蝕刻裝置，其特征在于，所述基底的寬度為大約50μ m 到大約100 μ m。
44.根據(jù)權(quán)利要求41所述的邊緣蝕刻裝置，其特征在于，所述第二環(huán)形邊緣沿徑向向 內(nèi)延伸的同時(shí)沿軸向朝向第一環(huán)形邊緣延伸。
45.根據(jù)權(quán)利要求37所述的邊緣蝕刻裝置，其特征在于，所述環(huán)形凹槽由第一環(huán)形邊 緣和第二環(huán)形邊緣限定，所述第一環(huán)形邊緣和第二環(huán)形邊緣均沿徑向向內(nèi)朝向中心軸線延 伸，所述第一環(huán)形邊緣在沿徑向向內(nèi)延伸的同時(shí)沿軸向朝向第二環(huán)形邊緣延伸，其中第一 邊緣的徑向上最內(nèi)部的點(diǎn)與第二邊緣的徑向上最內(nèi)部的點(diǎn)之間的距離小于大約200 μ m。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的邊緣蝕刻裝置，其特征在于，第一邊緣的徑向上最內(nèi)部的 點(diǎn)與第二邊緣的徑向上最內(nèi)部的點(diǎn)之間的距離小于大約100 μ m。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的邊緣蝕刻裝置，其特征在于，第一邊緣的徑向上最內(nèi)部的 點(diǎn)與第二邊緣的徑向上最內(nèi)部的點(diǎn)之間的距離為至少大約50 μ m。
48.根據(jù)權(quán)利要求45所述的邊緣蝕刻裝置，其特征在于，第一邊緣的徑向上最內(nèi)部的 點(diǎn)與第二邊緣的徑向上最內(nèi)部的點(diǎn)之間的距離為至少大約50 μ m。
49.根據(jù)權(quán)利要求37所述的邊緣蝕刻裝置，其特征在于，第一邊緣與第二邊緣相交以形成頂點(diǎn)，該頂點(diǎn)限定第一邊緣的徑向上最內(nèi)部的點(diǎn)和第二邊緣的徑向上最內(nèi)部的點(diǎn)。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的邊緣蝕刻裝置，其特征在于，所述第二環(huán)形邊緣沿徑向向 內(nèi)延伸的同時(shí)沿軸向朝向第一環(huán)形邊緣延伸。
51.根據(jù)權(quán)利要求37所述的邊緣蝕刻裝置，其特征在于，所述殼體包括用于從所述殼 體排出受污染的蝕刻劑的開(kāi)口。
52.根據(jù)權(quán)利要求37所述的邊緣蝕刻裝置，其特征在于，所述裝置在所述殼體內(nèi)包括 頂部滾子。
全文摘要
本發(fā)明主要涉及硅晶片的制造，更特別地涉及用于蝕刻硅晶片邊緣的邊緣蝕刻裝置和方法。
文檔編號(hào)H01L21/304GK101981664SQ200980111773
公開(kāi)日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者E·R·霍蘭德, G·張, H·F·埃瑞克, J·A·施密特, P·D·阿爾布雷克特, R·R·旺達(dá)姆, T·E·多恩 申請(qǐng)人:Memc電子材料有限公司