專利名稱：用于制造用于等離子體處理設(shè)備的硅物質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造用于等離子體處理設(shè)備的硅物件的方法，且更 特定來說，涉及一種用于制造用于等離子體處理設(shè)備的硅物件的方法，其中 使用一件單晶硅錠來制造等離子體處理設(shè)備中所使用的硅環(huán)(即，聚焦環(huán)) 和硅電極板，進而減少用于硅環(huán)和硅電極板的生產(chǎn)成本。
背景技術(shù)：
一般來說，通過在半導(dǎo)體襯底(即，硅晶片)上形成半導(dǎo)體薄膜、導(dǎo)電 薄膜或絕緣薄膜且接著選擇性地蝕刻所述薄膜來制造半導(dǎo)體裝置。近年來， 已在形成薄膜的工藝和蝕刻的工藝中使用等離子體技術(shù)以改進工藝效率。舉 例來說，在蝕刻工藝的情況下，將反應(yīng)氣體供應(yīng)到等離子體蝕刻腔室中，且 接著將高頻率電功率施加到所述腔室以將反應(yīng)氣體激發(fā)為等離子體狀態(tài)。以 此方式，反應(yīng)氣體被等離子體化以增強與晶片上的薄膜的反應(yīng)性，且還通過 經(jīng)等離子體化的反應(yīng)氣體的物理碰撞來移除薄膜，以改進薄膜移除能力。
等離子體處理設(shè)備包含下部電極，其中放置有晶片；硅環(huán)，其提供在 晶片的邊緣區(qū)域中；以及上部電極，其提供在所述下部電極上方以充當(dāng)噴頭。 此處，硅環(huán)和上部電極由硅材料形成。
具體來說，在晶片上方形成的等離子體應(yīng)均勻分布，這在等離子體處理 設(shè)備中是個問題。因此，圓形環(huán)定位于晶片邊緣附近以改進晶片上的等離子 體分布的均勻性。也就是說，等離子體被擴展到晶片以外以改進等離子體在 晶片上的均勻性。
將如下文簡要描述制造此類常規(guī)硅環(huán)的方法。
通過切割硅錠來制造圓形硅板。接著，在圓形硅板的中心形成中心孔。 旋轉(zhuǎn)研磨機(rotary grinder)或類似物用于研磨硅板的表面。然后，使用單個晶片類型的單側(cè)拋光方法(single-sided polishing method)對其進行 拋光以形成石圭環(huán)。此時，丟棄硅板的被切除以形成中心孔的一部分。
另外，將如下簡要描述一種用于制造常規(guī)上部電極的方法。
通過切割硅錠來制造圓形硅板。多個通孔均勻地形成在圓形硅板上。然 后，研磨機或類似物用于研磨具有多個通孔的硅板，且接著通過單側(cè)拋光方 法對硅板進行拋光以完成硅上部電極。
如上文所描述，在用于制造等離子體處理設(shè)備中所使用的硅環(huán)和硅電極 板的常規(guī)工藝的情況下，丟棄了大量單晶硅，進而導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增加。
由于研磨后的拋光是使用蠟工藝的單個晶片類型的單側(cè)拋光，所以所得 的硅環(huán)具有降低的表面平整度，且還降低了生產(chǎn)效率。另外，硅環(huán)的不平坦 表面導(dǎo)致微粒源，且因此在蝕刻工藝期間產(chǎn)生了與晶片相比的較大量微粒。 此外，通過以上常規(guī)方法制造的珪環(huán)具有1 mm以上的切口損耗(kerf loss ), 從而增加了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
用于解決上述問題的本發(fā)明將提供一種用于制造硅環(huán)的方法，其中對單 晶硅錠進行取芯以制造用于制造硅環(huán)的硅圓柱體，且硅錠的通過取芯而切除 的中心部分(即，硅芯圓柱體)用于制造硅電極，進而減少生產(chǎn)成本，硅環(huán) 和硅電極的表面具有類似于晶片的表面的鏡表面，從而減少微粒源，且可將 切口損4毛減小到1 mm或更小，進而降低生產(chǎn)成本。
技術(shù)解決方案
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于制造硅物件的方法，.包括制備硅 錠；對石圭4t進行耳又芯以形成中空硅圓柱體和具有小于石圭錠的直徑的直徑的硅 芯圓柱體；切割中空石圭圓柱體以形成具有中心開口的石圭環(huán)形板并切割硅芯圓 柱體以形成硅電極板；以及處理硅環(huán)形板以形成硅環(huán)并處理硅電極板以形成 硅電極。所述方法可進一步包含在制備硅錠后通過修剪工藝(cropping process ) 來移除硅4t的兩端的 一部分。
所述方法可進一步包含在制備硅錠后通過棒研磨工藝(rod grinding process)來處理石圭4t的外圓周。
可以如下方式來執(zhí)行取芯工藝將碳夾具結(jié)合到硅錠的頂部表面、底部 表面或頂部表面和底部表面兩者，且移除碳夾具所結(jié)合到的硅錠的中心的一 部分。
所述方法可進一步包含在對硅錠進行取芯之前將硅錠切割為多個塊。
處理硅電極板以形成硅電極可包含處理硅電極板以在其中形成多個通 孔；以及對具有通孔的石圭電極板的表面進行拋光。
可使用鉆或超聲波來鉆出通孔?？蓪⒐桦姌O板劃分為多個區(qū)，且針對每 一區(qū)執(zhí)行鉆孔工藝。所述方法可進一步包含在形成所述多個通孔之前或之后 處理硅電極板的外表面以調(diào)整其大小。
所述方法可進一步包含通過在形成所述多個通孔之前移除石圭電極板的一 部分而制造硅電極主體。所述方法可進一步包含組合硅電極主體以制造硅電 極。
所述方法可進一步包含通過熱處理工藝來控制硅電極板的電阻。所述方 法可進一步包含在形成所述多個通孔之后使用雙側(cè)研磨才幾(double-sided grinder)同時研磨硅電極板的頂部表面和底部表面?？稍趯λ霰砻孢M行拋 -硅電極板的頂部表面和底部表面進行拋光 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于制造硅物件的方法，包括制備 硅圓柱體；通過取芯工藝在珪圓柱體的中心形成通孔；切割硅圓柱體以形成 具有中心開口的硅環(huán)形板；處理硅環(huán)形板的外表面和內(nèi)表面以形成硅環(huán)部件； 以及對硅環(huán)部件的表面進行拋光。 -
制備硅圓柱體可包含生長單晶硅錠；使用修剪工藝移除單晶硅錠的兩 端的一部分；'以及使用棒研磨工藝處理單晶硅錠的外圓周。取芯工藝可包含將碳夾具結(jié)合到硅圓柱體的頂部表面、底部表面或頂 部和底部表面；對碳夾具所結(jié)合到的硅圓柱體進行取芯，以部分移除硅圓柱
體的中心部分；以及移除碳夾具和在對硅圓柱體進行取芯時產(chǎn)生的雜質(zhì)。當(dāng)
對表面進行拋光時，可使用同時對硅環(huán)部件的頂部表面和底部表面進行拋光 的雙側(cè)拋光工藝。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種用于制造硅物件的方法，包括制備 硅錠；在硅錠的中心部分中形成通孔；以及通過切割具有通孔的硅錠而形成 石圭環(huán)部件。
所述方法可進一步包含處理和拋光硅環(huán)部件。 有益效果
如上文所描述，根據(jù)本發(fā)明，在將硅錠切片之前，對圓柱形硅錠進行取 芯以制造中空硅圓柱體和硅芯圓柱體。其用于制造硅物件，例如珪環(huán)和硅電 極，進而使得能夠減少硅物件的生產(chǎn)成本。
此外，在本發(fā)明中，使硅環(huán)和硅電極的表面特性類似于晶片的表面特性， 進而使得能夠改進晶片上的等離子體均勻性。
另外，根據(jù)本發(fā)明，硅環(huán)和硅電極可經(jīng)處理以具有l(wèi)mm或更小的切口損 庫毛，進而減少生產(chǎn)成本。
本發(fā)明不限于上文所揭示的實施例，而是可實施為不同形式。僅出于說 明目的并出于使所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員完全理解本發(fā)明的范圍的目的而提供這 些實施例。由所附權(quán)利要求界定本發(fā)明的范圍。


圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例用于制造硅物件的方法的流程圖。 圖2到9是說明根據(jù)實施例用于制造硅物件的方法的視圖。 圖10和11是說明根據(jù)實施例的變體用于制造硅電極的方法的視圖。 圖12是說明根據(jù)實施例的取芯工藝的流程圖。圖13是說明根據(jù)實施例的拋光工藝的流程圖。
圖14是其中采用了根據(jù)實施例而制造的硅物件的等離子體蝕刻設(shè)備的示
意截面圖。
具體實施例方式
然后，將參考附圖詳細描述本發(fā)明的示范性實施例。然而，本發(fā)明不限 于下文所揭示的實施例，而是可實施為不同形式。僅出于說明目的并出于使 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員完全理解本發(fā)明的范圍的目的而提供這些實施例。在所 有圖式中，相同的參考標號用于表示相同元件。
圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例用于制造硅物件的方法的流程圖。圖2 到9是說明根據(jù)實施例用于制造硅物件的方法的視圖。圖10和11是說明根 據(jù)實施例的變體用于制造硅電極的方法的視圖。圖12是說明根據(jù)實施例的取 芯工藝的流程圖，且圖13是說明才艮據(jù)實施例的拋光工藝的流程圖。
然后，將基于圖1的流程圖參考圖2到9給出描述。
首先，如圖2中所示，制造具有大直徑(8英寸或更大)的錠110(S110)。 可通過切克勞斯基(Czochralski， CZ)方法生長錠llO。當(dāng)然，本發(fā)明不受 其限制。也就是說，可通過多種工藝(例如，浮區(qū)(float zone， FZ)方法) 生長大直徑4t。
在制造錠110的過程中，首先，將包含多晶硅的原材料充入石英坩堝內(nèi)， 且隨后，加熱坩堝。坩堝被加熱到約1，412C或更高以熔化坩堝內(nèi)的原材料。 坩堝被加熱到1,400 C到1,500 C以融化原材料。然后，使單晶種(其具有 與目標晶體取向相同的晶體取向)與熔化物表面的中心區(qū)域接觸。所述晶種 被緩慢提升以生長單晶硅錠110。此時，使晶種和石英坩堝以彼此相反的方 向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)從熔化物向上提起晶種時，在晶種與熔化物表面之間產(chǎn)生表面張 力。歸因于表面張力，硅熔化物繼續(xù)粘附到晶種表面，且同時冷卻硅熔化物。 當(dāng)硅熔化物正在晶種表面上冷卻時，熔化物中的硅原子變得具有與晶種相同 的晶體取向。
9此處，為了熔化物的順暢流動和穩(wěn)定，可將磁場施加到錠制造設(shè)備。在 此實施例中，可向其施加水平i茲場以便生長大面積錠。水平》茲場意味著垂直 于錠的生長方向而施加的^茲場。作為水平》茲場，采用l，OOO高斯或更高的磁 場。
如圖3中所示，通過修剪工藝來切除單晶錠的上部和下部多余部分，借
此，錠110被制造為具有圓柱形形狀(S120)。也就是說，如圖2中所示， 通過切克勞斯基(CZ)方法生長的單晶錠110具有桶形狀，其具有上部和下 部尖的突出部。因此，執(zhí)行修剪工藝來切除上部和下部突出部，從而獲得單 晶硅圓柱體120a。這使得后續(xù)工藝變得簡易。
此時，可將單晶錠切割為多個塊。另外，如果需要的話，可省略修剪工
藝
然后，執(zhí)行棒研磨工藝來處理錠110的外表面以調(diào)整外徑。此時，錠iio
可具有類似于將要制造的硅環(huán)的外徑的外徑。在此實施例中，考慮到將通過
后續(xù)拋光和研磨工藝移除的厚度，錠110被制造為具有大于目標硅環(huán)的外徑 的外徑。舉例來說，當(dāng)硅環(huán)的最大外徑是1時，圓柱形錠110 (即，單晶硅 圓柱體120a)的外徑可在1. 01到1. 10的范圍內(nèi)。此時，當(dāng)比率在此范圍之 外時，可能難以控制研磨和拋光的工藝條件。如果需要的話，可省略棒研磨 工藝。當(dāng)省略棒研磨工藝時，可在后續(xù)工藝中使用計算機數(shù)控(computer numerical control, CNC)設(shè)施來執(zhí)行夕卜徑力口工。
在棒研磨工藝后，檢查單晶硅圓柱體120a的質(zhì)量。通過此質(zhì)量檢查，執(zhí) 行單晶硅圓柱體120a的外徑評估、邊緣修琢(edge chip)評估等。
如圖4和5中所示，通過取芯工藝來制造中空硅圓柱體120b和硅芯圓柱 體120c (S130)。
圖4是說明取芯工藝的截面圖，圖5 (a)是取芯工藝后的中空硅圓柱體 的透視圖，且圖5 (b)是取芯工藝后的硅芯圓柱體的透視圖。
在此實施例中，單晶硅圓柱體120a被取芯，借此，同時制成用于制造硅 環(huán)的中空硅圓柱體120b和用于制造硅電極的硅《圓柱體120c?？梢罁?jù)將要制造的硅環(huán)的內(nèi)徑來調(diào)整通過取'芯工藝而制造的硅芯圓柱體
120c和中空硅圓柱體120b的通孔121的直徑。硅環(huán)可具有彼此不同的多個 內(nèi)徑。因此，通孔121的直徑可具有類似于將要制造的硅環(huán)的最小內(nèi)徑的值。 也就是說，當(dāng)硅環(huán)的最小內(nèi)徑是l時，中空硅圓柱體120b的通孔121的直徑 可在O. 90到0. 99的范圍內(nèi)。這是因為內(nèi)徑可能在后續(xù)研磨和內(nèi)徑拋光工藝 期間部分增加。另外，當(dāng)比率在此范圍之外時，可難以控制用于研磨和拋光 工藝的條件。在錠的生長方向上，即與單晶硅圓柱體120a的縱向方向平行地 形成通孔121。此外，硅芯圓柱體120c的直徑比通孔121的直徑小約0.1% 到10%，因為取芯工藝移除了一部分。
然后，將參考圖4和12更詳細地描述取芯工藝。
在完成修剪和棒研磨工藝以及檢查后，將碳夾具30結(jié)合到單晶硅圓柱體 120a的下部表面和/或上部表面(S200 )。如圖4中所示，碳夾具30附接到 硅圓柱體120a的下部表面。碳夾具30具有整體四邊形板形狀。通過使用固 定部件20,碳夾具30固定在取芯處理設(shè)備的臺10上。以此方式，碳夾具30 附接到石圭圓柱體120a，進而在繩索工藝中時自由地移動硅圓柱體120a。另外， 由于單晶硅圓柱體120a可固定到取芯設(shè)備，所以可容易地實行取芯工藝。
接著,'執(zhí)行取芯工藝以移除碳結(jié)合的硅圓柱體120a的內(nèi)部中心的一部分 (S210)。
如圖4中所示，以旋轉(zhuǎn)取芯輪40的方式執(zhí)行取芯工藝，在所述取芯輪 40的末端^是供了具有圓環(huán)形狀的切割部件(例如，金剛石切割元件)。朝向 單晶硅圓柱體120a降低旋轉(zhuǎn)的取芯輪40。以此方式，如圖4中所示，通過 在旋轉(zhuǎn)的取芯輪40的末端處的切割部件的旋轉(zhuǎn)而移除單晶硅的在硅圓柱體 120a的內(nèi)部中心處的一部分，以便產(chǎn)生中空硅圓柱體120b和具有小于4t的 直徑的硅芯圓柱體120c。在圖4中，取芯輪40的長度T可隨著硅圓柱體120a 而變化。取芯輪40 (具體來說，切割部件)的厚度W (或?qū)挾?可在O. 1 mm 到5mm的范圍內(nèi)。當(dāng)切割部件的厚度W增加時，從硅圓柱體120a移除的硅 的量增加。另外，當(dāng)切割部件的厚度W減小時，切割部件的強度減小，其可導(dǎo)致難以處置取芯輪40。
當(dāng)實行取芯工藝時，在硅圓柱體120a的下側(cè)中提供的碳夾具30也被部 分移除。另外，可在取芯工藝之前實行切割工藝以將硅圓柱體120a切割為多 個塊，且接著可針對每一硅塊執(zhí)行取芯工藝。可從硅圓柱體120a的頂部到底 部一次性地執(zhí)行取芯工藝。當(dāng)然，取芯不限于以上實施例。也就是說，例如 在從硅圓柱體120a的頂部朝向下側(cè)實行初步的取芯后，可將硅圓柱體120a 倒置翻轉(zhuǎn)，以從硅圓柱體120a的底部朝向上側(cè)執(zhí)行第二次取芯。也就是說， 可依據(jù)硅圓柱體120a (或硅塊)的長度以及取芯輪40的長度以各種方式執(zhí) 行取芯工藝。
在通過取芯工藝制造出中空硅圓柱體120b和硅芯圓柱體120c后，實行 碳移除工藝以移除結(jié)合到中空硅圓柱體120b和硅芯圓柱體120c的碳夾具30 (S220 )。隨后，執(zhí)行清洗工藝以移除在取芯工藝期間產(chǎn)生的微粒和外來物 質(zhì)。此時，可將碳移除工藝和清洗工藝作為單個工藝同時實行。
以此方式，根據(jù)此實施例，在切片之前的錠狀態(tài)下(即，在硅圓柱體120a 的狀態(tài)下)，內(nèi)部通孔121形成在中心處，以便制造環(huán)，且進而減少生產(chǎn)成 本。另外，通過取芯工藝而形成的錠的中心部分的硅芯圓柱體可再循環(huán) (re-cycled)，且進而可進一步減少硅物件的生產(chǎn)成本。也就是說，根據(jù)常 規(guī)技術(shù)，錠被切片為多個盤，且接著對每一盤進行取芯以在其中心處形成通 孔。舉例來說，在將單個錠(即，硅圓柱體)切片為一百個硅盤的情況下， 必須針對一百個硅盤中的每一者執(zhí)行取芯工藝。也就是說，必須實行一百次 取芯工藝。然而，在此實施例中，由于在切片前對硅圓柱體120a實行取芯工 藝，所以單個取芯工藝可取代一百次盤取芯工藝。因此，與常規(guī)技術(shù)相比， 可顯著減少取芯工藝的數(shù)目。
此外，由于常規(guī)上使用薄盤，所以丟棄盤的通過取芯工藝切除的中心部 分(即，硅芯圓柱體)。然而，在此實施例中，硅圓柱體120的通過取芯工 藝切除的中心部分變?yōu)榫哂休^小直徑的硅芯圓柱體，且所述硅芯圓柱體可經(jīng) 再循環(huán)以用于其它目的。舉例來說，其可用作更小尺寸的硅晶片、硅電極或
12硅環(huán)。在此實施例中，硅芯圓柱體用于制造硅電極。
如圖6中所示，將通過取芯工藝形成的中空硅圓柱體120b (在其中心提
供圓形通孔121 )切片為在其中心具有開口的硅環(huán)形板130,且將硅芯圓柱體 120c切片以形成石圭電極板(S141、 S151)。
通過線鋸工藝(wire sawing process)將中空珪圓柱體120b和硅芯圓 柱體120c切片，4吏得得以制造硅環(huán)形板130和硅電極板140。當(dāng)然，切片工 藝不受其限制，而是可采用金剛石切割工藝。在此實施例中，可以各種方式 控制硅環(huán)形板130和硅電極板140的厚度以制造各種類型的硅環(huán)和硅電極。 也就是說，在常規(guī)技術(shù)中，多個盤具有相同厚度，且因此不能被容易地應(yīng)用 到各種類型的產(chǎn)品。然而，在此實施例中，當(dāng)將中空硅圓柱體120b和硅芯圓
柱體120c切片時，厚度控制是可能的，且進而可制造具有不同厚度的硅環(huán)形 i反130和硅電才及寺反140。
也就是說，單個中空硅圓柱體120和單個硅芯圓柱體120c不僅可被制成 具有相同厚度的硅環(huán)形板130和硅電極板140，而且可被制成具有不同厚度 的硅環(huán)形板130和硅電極板140。另外，如在前述取芯工藝中，可在用于制 造硅環(huán)形板130的切片工藝之前將碳夾具結(jié)合到硅圓柱體的外圓周表面。
如圖7中所示，實行平整工藝來使硅環(huán)形板130的表面和硅電極板140 的表面平整(S142， S152)。
通過研磨工藝來使已被線切片的硅環(huán)形板130和硅電極板140的頂部表 面和底部表面平整。以上平整工藝包含使用研磨機的研磨工藝。也就是說， 研磨工藝可用于移除憑借鋸工藝引起的鋸印，且改進表面平整度。此處，在 硅環(huán)形板130的情況下，內(nèi)表面和外表面可一起被研磨。
可使用可裝備有粗研磨輪(rough grinding wheel)和細研磨輪(fine grinding wheel)的雙軸研磨機(dua卜shaft grinder)來執(zhí)行研磨工藝。 粗研磨輪可為200到400目(mesh)的研磨輪，且細研磨輪可為1, 000到3, 000 目的研磨輪。
此時，使用粗研磨輪的研磨工藝移除了線鋸印且改進了平整度，且使用細研磨輪的研磨工藝減少了表面粗糙度以使得能夠容易地實行后續(xù)工藝。當(dāng) 然，研磨工藝不受其限制，而是可使用用于晶片處理中的各種其它研磨機來 執(zhí)行。在研磨工藝后，可進一步實行清洗工藝以便移除研磨工藝期間所產(chǎn)生
的微粒和殘渣。用于移除雜質(zhì)的清洗工藝可采用雙洗滌器工藝(double scrubber process)。也就是說，在其上部和下部區(qū)域具有刷子的雙洗滌器 設(shè)備可用于同時移除石圭環(huán)形板130和硅電極板140的頂部表面和底部表面上 的雜質(zhì)。
在研磨工藝后，執(zhí)行蝕刻工藝以便移除研磨損傷。作為蝕刻工藝，執(zhí)行 濕式蝕刻工藝。包含K0H和/或NaOH的堿性化學(xué)物質(zhì)可用作用于濕式蝕刻的 化學(xué)蝕刻劑。當(dāng)然，還可使用例如冊03的酸性化學(xué)物質(zhì)。
然后，將基于經(jīng)切片的珪環(huán)形板130和硅電極板140描述制造硅環(huán)和硅 電極。首先，將描述使用中心敞開的硅環(huán)形板130來制造硅環(huán)的方法。
如圖8中所示，處理硅環(huán)形板130的內(nèi)壁表面和/或外壁表面以制造硅環(huán) 部件150 (S143)。
可視硅環(huán)的應(yīng)用而定實行各種類型的處理。在此實施例中，移除內(nèi)壁表 面的一部分以形成具有階梯狀部分(圖8中由A表示)的硅環(huán)部件150。也 就是說，硅環(huán)部件15G包含位于其中心的具有第一直徑的通孔以及具有大于 第一直徑的第二直徑的凹槽。當(dāng)然，本發(fā)明不受其限制，而是可以各種其它 方式實施，包含延伸的突出部或凹入的凹槽(如果需要的話)。
在具有中心開口的硅環(huán)形板130的情況下，可通過研磨工藝加工其內(nèi)表 面和外表面。此時，可4吏用CNCi殳備或力口工中心工具(machining center tool ， MCT) i殳備來加工硅環(huán)形板130。
此外，在加工工藝后，可實行清洗工藝以便移除在加工工藝期間產(chǎn)生的 微粒和殘渣。在加工工藝后，可檢查所制造的硅環(huán)部件140是否有缺陷。
在加工工藝后，執(zhí)行蝕刻工藝以便移除由加工工藝引起的損傷。使用包 含K0H和/或Na0H的堿性化學(xué)物質(zhì)，或例如HN03的酸性化學(xué)物質(zhì)來實^f于蝕刻 工藝。在蝕刻工藝后，可實行使用DI或SCI (NH40+H202+H20)的清洗工藝以移除粘附到硅環(huán)部件150的表面的雜質(zhì)和化學(xué)物質(zhì)?？稍谄渲胁划a(chǎn)生微塵的
清潔室中執(zhí)行加工工藝后的蝕刻和清洗工藝。這是因為后續(xù)工藝是在清潔室 中實行。當(dāng)然，可在普通室中實行蝕刻和清洗工藝。
然后，4丸行供體消除工藝(donor killing process)以穩(wěn)、定石圭環(huán)部件 150的電阻(S144)。
也就是說，供體消除工藝通過熱處理移除硅環(huán)部件150內(nèi)的摻雜劑。可 使用例如熔爐類型、烤爐類型或帶類型的熱處理設(shè)備來執(zhí)行熱處理。另外， 在400 C或400 C以上執(zhí)行熱處理。在400 C到1, 000 C的范圍內(nèi)執(zhí)行熱處 理。此時，可通過在熱處理期間排除雜質(zhì)來防止對硅環(huán)部件150的污染。
在通過供體消除工藝穩(wěn)定硅環(huán)部件150的電阻之后，測量硅環(huán)部件150 的電阻。實行激光標i己(laser marking)以^f更管理石圭環(huán)的歷史。
然后，實行拋光工藝以使硅環(huán)部件150的外表面平整，且減少其表面粗 糙度以制造硅環(huán)(S145)。
參考圖13來闡釋拋光工藝。
在拋光工藝中，首先，通過臺階拋光工藝(step polishing process) 來拋光硅環(huán)部件150的階梯狀部分(S300 )。通過此工藝，可改進階梯狀部 分的平整度，且表面粗糙度可為5或更小。也就是說，對硅環(huán)部件150的內(nèi) 表面和階梯狀表面(通孔和凹槽區(qū))進行拋光。接著，執(zhí)行清洗工藝(S310)。
在清洗工藝后，通過雙側(cè)拋光工藝同時拋光硅環(huán)部件150的頂部表面和 底部表面(S320 )。
雙側(cè)拋光設(shè)備包含下部拋光墊部分、上部拋光墊部分和下部拋光墊部分 與上部拋光墊部分之間的多個載體，載體中的每一者具有預(yù)定通孔，硅環(huán)部 件150定位在所述通孔中以防止硅環(huán)部件脫離。此時，下部拋光墊和上部拋 光墊以相反方向旋轉(zhuǎn)以同時對硅環(huán)部件150的頂部表面和底部表面進行拋 光。另外，多個載體可一起旋轉(zhuǎn)。
在雙側(cè)拋光設(shè)備中，無論硅環(huán)部件150的大小和厚度如何，4義載體經(jīng)改 變以執(zhí)行拋光，因此拋光工藝可較簡易。另外，可通過控制拋光工藝期間注射的漿料和表面活性劑來控制硅環(huán)部件150的頂部表面和底部表面的表面粗 糙度。也就是說， 一般的拋光工藝是單側(cè)拋光工藝，其中硅板的一側(cè)被涂布 有蠟，且接著結(jié)合到拋光頭。因此，平整度可根據(jù)蠟涂層的均勻性而變化。 然而，在雙側(cè)拋光工藝中，不實行蠟涂布工藝。這是因為載體經(jīng)制造以便與
將要處理的硅環(huán)部件150的厚度匹配，且載體孔經(jīng)形成以配合硅環(huán)產(chǎn)品的大小。
通過雙側(cè)拋光工藝，硅環(huán)部件150的頂部表面和底部表面的平整度可得 到增強，且表面粗糙度可維持為5 A或更小。其表面粗糙度被維持在lA到 5A的范圍內(nèi)，且因此可類似于2A的硅晶片的表面粗糙度。以此方式，可使 硅環(huán)的表面粗糙度類似于硅晶片的表面粗糙度，進而增加晶片上的等離子體 均勻性，以改進等離子體處理效率。
在雙側(cè)拋光工藝后，^丸行清洗工藝以移除漿料和孩i粒(S330 )。以此方 式，制造根據(jù)此實施例的硅環(huán)。
然后，測量完成的硅環(huán)的尺寸且接著執(zhí)行最終的清洗?？蓪嵭?D檢查以 用于測量硅環(huán)的尺寸。另外，在最終清洗后，實《亍視覺檢查。作為視覺檢查， 執(zhí)行表面檢查和邊緣修尿檢查，且進而可檢查微粒和深度擦刮。
然后，將描述使用硅電極板來制造硅電極的方法。此處，將省略與硅環(huán) 類似的描述。
如圖9中所示，執(zhí)行鉆孔(boring)工藝以在硅電極板140中形成多個 通孔141 (S153)。
在鉆孔之前，可研磨硅電極板140的外徑以符合標準尺寸。由于通過先 前的取芯工藝制造的硅芯圓柱體120c的外徑是由硅環(huán)確定，所以可再次處理 硅電極板的外徑以符合所要外徑，即標準尺寸。當(dāng)然，可在取芯工藝后針對 硅芯圓柱體120c執(zhí)行研磨硅電極板140的外徑。CNC設(shè)備可用于加工硅電極 板"0的外釋。此外，在加工外徑后，可清洗和檢查硅電極板140。
在加工珪電極板140的外徑后，將硅電極板140結(jié)合到鉆孔設(shè)備的基板。 也就是說，將硅電極板140結(jié)合到基板以用于鉆孔。接著，采用鉆或超聲鉆孔工藝以形成多個通孔141。此處，通過超聲鉆孔工藝， 一次鉆出數(shù)百個孔，
進而可改進生產(chǎn)效率。另外，通過鉆孔工藝，孔可全部形成在硅電極板140 上。當(dāng)然，如果硅電極板140具有較大直徑，那么可將硅電極板140劃分為 多個區(qū)，且接著針對相應(yīng)區(qū)實行鉆孔工藝。
在鉆孔工藝后，移除結(jié)合到硅電極板140的基板，且清洗硅電極板140。 用棵眼或用例如顯微鏡視覺系統(tǒng)(microscope and vision)的工具才企查通孔 141的圓度(circularity)和同心度(centricity)。實4亍3又側(cè)滑動工藝以 移除硅電極板140的頂部表面和底部表面上產(chǎn)生的孔碎屑。此時，使用雙側(cè) 研磨機實行雙側(cè)滑動工藝(S154)。此處，雙側(cè)研磨機具有至少兩個軸，其 中憑借至少一個軸執(zhí)行粗研磨，且憑借其另一軸執(zhí)行細研磨。以此方式，可 改進硅電極板140的頂部表面和底部表面的表面粗糙度。此處，粗研磨表示 200到1, 000目，且細研磨表示1, 000到3, 000目。粗研磨可表示250到400 目，且細研磨可表示1, 500到2, 500目。
在雙側(cè)滑動工藝后，執(zhí)行清洗工藝。此時，可使用雙洗滌器來改進微粒 和殘渣的移除效果。
為了移除在硅電極板140的外徑和表面的鉆孔工藝和加工工藝期間產(chǎn)生 的損傷，實行蝕刻工藝。在蝕刻后，執(zhí)行使用DI或SCI的清洗工藝。
然后，實行供體消除工藝以穩(wěn)定硅電極板140中的電阻(S155 )。接著， 通過拋光工藝，使硅電極板140的外表面平整，且減少其表面粗糙度，進而 制造硅電極(S156)。
執(zhí)行雙側(cè)拋光工藝作為拋光工藝。通過雙側(cè)拋光工藝，可同時對珪電極 板"0的頂部表面和底部表面進行拋光，且還可改進硅電極板140的頂部表 面和底部表面的平整度。
在雙側(cè)拋光工藝后，4丸行清洗工藝以移除漿料和微粒。以此方式，制造 根據(jù)此實施例的硅電極。 ..
接著，測量完成的硅電極的尺寸，且實行最終的清洗工藝。在最終的清 洗工藝后，在暗室中用棵眼檢查硅電極。當(dāng)然，根據(jù)此實施例的硅電極不受其限制。也就是說，如果硅電極的整 個直徑大于硅芯圓柱體的直徑，那么可使用多個主體制造硅電極。舉例來說， 在四件主體經(jīng)組合且用于制造硅電極的情況下，可使用上述硅電極板來制造
用于硅電極的主體。也就是說，如圖10和11所示，將硅電極板140處理為 硅電極主體140b的形狀。接著，實行鉆孔工藝以在硅電極主體140b中形成 多個通孔141。然后，盡管未圖示，但多個硅電極主體140b經(jīng)組合以制造所 要大小的硅電極。
可將上述硅環(huán)和硅電極處理為具有1咖或更小的切口損耗以減少生產(chǎn)成 本。在此實施例中，以200 mm或更小的切口損耗對其進行處理是有效的?？?以10 mm到200 mm的切口損誄C對其進^f亍處理。
圖14是其中采用了根據(jù)實施例而制造的硅物件的等離子體蝕刻設(shè)備的 示意截面圖。
等離子體蝕刻設(shè)備具有根據(jù)上述方法而制造的硅環(huán)220和硅上部電極
230。
如圖14中所示，等離子體蝕刻設(shè)備包含腔室200、上面安放有晶片201 的下部電極210、置放在下部電極210上的晶片201的邊緣區(qū)域中提供的硅 環(huán)220、在下部電極210上方提供的且與噴頭整合的硅上部電極230,以及用 于將電功率提供到下部電極210和硅上部電極230的第一和第二電源240和 250。
硅環(huán)220允許等離子體在環(huán)的中心處所提供的晶片201上是均勻的。此 外，在此實施例中，使硅環(huán)220的頂部表面的粗糙度類似于晶片201中的頂 部表面的粗糙度，進而可進一步增強等離子體的均勻性。因此，可改進晶片 的邊緣區(qū)域中的蝕刻均勻性。另外，可防止下部電極210暴露于等離子體且 被硅環(huán)150污染。可將靜電卡盤(electrostatic chuck)用作下部電極210。 上部電極230可與噴頭一體地形成，噴頭被供應(yīng)有反應(yīng)氣體且提供反應(yīng)氣體。 另外，使硅上部電極230的表面粗糙度類似于晶片的表面粗糙度，使得等離 子體均勻性得到增強且使微粒的產(chǎn)生最少化。根據(jù)此實施例而制造的硅環(huán)220和硅上部電極230不限于應(yīng)用于上述蝕 刻設(shè)備，而是可應(yīng)用于各種其它類型的等離子體處理設(shè)備。
上文描述了硅環(huán)220用作聚焦環(huán)以用于允許等離子體在等離子體處理設(shè) 備中的晶片上是均勻的.。然而，硅環(huán)不受其限制，而是可根據(jù)對硅環(huán)220的 內(nèi)表面和外表面的處理而用作具有各種其它功能的環(huán)。舉例來說，硅環(huán)可充 當(dāng)用于固定襯底的固定環(huán)。
權(quán)利要求
1、一種用于制造硅物件的方法，包括制備硅錠；通過對所述硅錠進行取芯而形成中空硅圓柱體和具有小于所述硅錠的直徑的直徑的硅芯圓柱體；通過切割所述中空硅圓柱體而形成具有中心開口的硅環(huán)形板并通過切割所述硅芯圓柱體而形成硅電極板；以及通過處理所述硅環(huán)形板而形成硅環(huán)并通過處理所述硅電極板而形成硅電極。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中還包括在制備所述硅錠后通過修剪工藝來移除所述石圭4t的兩端的 一部分。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中還包括在制備所述硅錠后通過棒研磨工藝來處理所述硅4定的外徑。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中以如下方式執(zhí)行所述取芯工藝將碳夾具結(jié)合到所述硅錠的頂部表面、底部表面或所述頂部表面和底部表面兩者，且移除所述碳夾具所結(jié)合到的所述硅錠的中心的一部分。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中還包括在對所述硅錠進行取芯之前將所述硅錠切割為多個塊。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述硅電極包括通過處理所述^5圭電招il而形成多個通孔；以及對具有所述通孔的所述硅電極板的表面進行拋光。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中使用鉆或超聲波來鉆出所述通孔。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中將所述硅電極板劃分為多個區(qū)，且針對每一 區(qū)執(zhí)行鉆孔工藝。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中還包括在形成所述多個通孔之前或之后處理所述硅電極板的外表面以調(diào)整其大小。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中還包括通過在形成所述多個通孔之前移除所述硅電極板的 一部分而制造硅電極主體。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中還包括通過組合所述硅電極主體來制造所述硅電極。
12、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中還包括通過熱處理工藝來控制所述》圭電招il的電阻。
13、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中還包括在形成所述多個通孔之后 使用雙側(cè)研磨機同時研磨所述硅電極板的所述頂部表面和底部表面。
14、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中在對所述表面進行拋光時使用同j貝鄰:R HD和欣.鄰力itD憂;mf肌:rw乂，i淑^
15、 一種用于制造硅物件的方法，包括制備硅圓柱體；通過取芯工藝在硅圓柱體的中心形成通孔；-.通過切割所述硅圓柱體而形成具有中心開口的硅環(huán)形板；通過處理所述硅環(huán)形板的外表面和內(nèi)表面而形成石圭環(huán)部件；以及對所述硅環(huán)部件的表面進行拋光。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中制備所述硅圓柱體包括生長單晶硅錠；使用修剪工藝移除所述單晶硅錠的兩端的 一部分；以及使用棒研磨工藝處理所述單晶硅錠的外徑。
17、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述取芯工藝包括將碳夾具結(jié)合到所述硅圓柱體的頂部表面、底部表面或所述頂部和底部表面；對所述碳夾具所結(jié)合到的所述硅圓柱體進行取芯，以部分移除所述硅圓柱體的中心部分；以及移除所述碳夾具和在對所述硅圓柱體進行取芯時產(chǎn)生的雜質(zhì)。
18、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中當(dāng)對所述表面進行拋光時使用同時對所述石圭環(huán)部件的所述頂部表面和底部表面進^f亍拋光的雙側(cè)拋光工藝。
19、 一種用于制造硅物件的方法，包括制備珪錠；在所述石圭錠的中心部分中形成通孔；以及通過切割具有所述通孔的所述硅錠而形成硅環(huán)部件。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中還包括處理和拋光所述硅環(huán)部
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造用于等離子體處理設(shè)備的硅物件的方法。本發(fā)明提供一種用于制造硅物件的方法，包括制備硅錠；通過對硅錠進行取芯而形成中空硅圓柱體和具有小于硅錠的直徑的直徑的硅芯圓柱體；通過切割中空硅圓柱體而形成具有中心開口的硅環(huán)形板并通過切割硅芯圓柱體而形成硅電極板；以及通過處理硅環(huán)形板而形成硅環(huán)并通過處理硅電極板而形成硅電極。根據(jù)本發(fā)明，通過在將硅錠切片之前對圓柱形硅錠進行取芯而制造中空硅圓柱體和硅芯圓柱體。其用于制造硅物件，例如硅環(huán)和硅電極，使得可減少硅物件的生產(chǎn)成本。
文檔編號B28D5/00GK101626876SQ200780051626
公開日2010年1月13日 申請日期2007年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月22日
發(fā)明者崔昌浩 申請人:哈納西利康有限公司