SCHMID工藝說明課件

SCHMID工藝SCHMID大致構(gòu)造：上片刻蝕槽H2SO4/HNO3/HF水噴淋堿洗槽NaOH水噴淋去PSG槽HF水噴淋下片吹干風(fēng)刀1.“一化一水”，硅片每經(jīng)過一次化學(xué)品，都會經(jīng)過一次水噴淋清洗。2.除刻蝕槽和第一道水噴淋之間用吹液風(fēng)刀外，其他槽與槽之間的液體隔絕使用的是海綿滾輪。3.化學(xué)槽均采用的是浸泡結(jié)構(gòu)，水沖洗采用的是噴淋結(jié)構(gòu)。4.不同于RENA的閥門控制，SCHMID的風(fēng)刀風(fēng)量采用數(shù)字控制，并且?guī)б欢囟?。SCHMID刻蝕的機(jī)理RENA是通過化學(xué)反應(yīng)來進(jìn)行硅的刻蝕的，其反應(yīng)體系很復(fù)雜。以下是其中的幾個反應(yīng)方程式：Si+2HNO3+6HF=H2SiF6+2HNO2+2H2O3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO+8H2O3Si+2HNO3+18HF=3H2SiF6+2NO+4H2O+3H25Si+6HNO3+30HF=5H2SiF6+2NO2+4NO+10H2O+3H2盡管很復(fù)雜，但刻蝕反應(yīng)不外分成兩步：硝酸/亞硝酸（HNO2）將硅氧化成二氧化硅（主要是亞硝酸將硅氧化）。二氧化硅和氫氟酸反應(yīng)（快反應(yīng)），生成四氟化硅和水（快反應(yīng)），四氟化硅又和水化合成氟硅酸進(jìn)入溶液。第二步二氧化硅的溶解二氧化硅生成以后，很快與氫氟酸反應(yīng)SiO2+4HF=SiF4+2H2O;(四氟化硅是氣體)SiF4+2HF=H2SiF6?？偡磻?yīng)SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O最終刻蝕掉的硅以氟硅酸的形式進(jìn)入溶液。SCHMID刻蝕的機(jī)理——溶液變綠亞硝酸本身并不是特別穩(wěn)定，它會慢慢分解，在時刻時停的小批量生產(chǎn)時，溶液中的亞硝酸濃度的平衡點(diǎn)不會超過一定的限度，刻蝕溶液會一直保持無色。大批量生產(chǎn)時，亞硝酸濃度平衡點(diǎn)會有所上升，亞硝酸濃度的略微增加，會導(dǎo)致有一個有趣的現(xiàn)象——溶液顏色變成淡綠色和綠色。只要刻蝕正常，溶液顏色變綠不會對片子效率產(chǎn)生任何影響。刻蝕不合格片時可能會將一些雜質(zhì)引入刻蝕溶液，污染刻蝕溶液，但這與變綠無關(guān)。對于刻蝕溶液而言，氫氟酸和硝酸二者之間只要有一個少了，另一者就是再多，刻蝕速率照樣很低。一般補(bǔ)液HNO3與HF的體積比為1：1SCHMID刻蝕工藝的關(guān)鍵

——刻蝕槽補(bǔ)液調(diào)節(jié)——溫度和反應(yīng)物濃度一樣，溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響也很大，刻蝕反應(yīng)也不例外。在工藝未凋整期間，刻蝕溶液溫度一般定為8攝氏度（刻蝕槽內(nèi)的刻蝕溶液，不是儲備槽）。在穩(wěn)定刻蝕的時候，偏差一般在正負(fù)0.5度以內(nèi)。偏差一般不允許超過正負(fù)1.5度。溫度可以作為刻蝕速率的調(diào)節(jié)手段，但是這是最后的手段。由于溫度較高的情況下，刻蝕溶液在刻蝕槽時會不穩(wěn)定，所以一般不宜長時間超過10度，當(dāng)前我們的補(bǔ)液能保證刻蝕速率不下降，所以我們無需調(diào)高刻蝕溶液的溫度。M02模組——刻蝕槽位功能純水量（L）HF(L)HNO3(L)溫度（℃）帶速（m/min）M02蝕刻1203620081.68此模組為主要工藝步驟。初始配液片數(shù)補(bǔ)液量HNO3100430mlHF100480ml注：補(bǔ)液時，不能添加純水SCHMID的優(yōu)勢1.不分道特別滾輪設(shè)計,利用毛吸作用將硅片吸附,硅片在紊流的藥水中可以不分道而且不走偏道，碎片可傳送出機(jī)器而不會被卡住而造成疊片2排風(fēng)感應(yīng)器，檢測排風(fēng)。3機(jī)器背后有HF感應(yīng)器，如泄漏立即報警。4溫度控制穩(wěn)定，+-0.25度（冷卻液使用壽命長，半年更換一次）5配槽時是通過液位感應(yīng)器監(jiān)測液面，更加穩(wěn)定（因為不是通過流量計）6DOSINGBOX可以精確到毫升7下滾輪材料時間是由PVDF做成，所以不會產(chǎn)生變形，上滾輪是活動滾輪設(shè)計所以不會有壓片，破片率低，長時間停機(jī)不需要低速運(yùn)轉(zhuǎn)，滾輪不需更換，維護(hù)方便8單槽藥液壽命長，可達(dá)到40萬片9設(shè)備后面空間充足，維護(hù)方便設(shè)備優(yōu)勢1浸泡式（因為KOH易結(jié)晶，如果是噴射式就會堵管）2有檢測液體泄漏到MODULE里面的情況，感應(yīng)器會及時報警3藥水濃度是通過電導(dǎo)率來計算和控制M06模組——酸洗目的：1.去除表面的金屬雜質(zhì)離子2.去除殘留在硅片表面的氧化層配液：槽位功能純水量（L）HF(L)HCL（L）電導(dǎo)率(mS)溫度（℃）M06酸洗1602050700常溫1.DOSINGBOX可以精確到毫升2.排風(fēng)感應(yīng)器，及時檢測排風(fēng)3.機(jī)器背后有HF感應(yīng)器，如泄漏立即報警。藥水濃度是通過電導(dǎo)率來計算和控制，不能監(jiān)測到HCL的濃度。設(shè)備優(yōu)勢：設(shè)備劣勢：酸織構(gòu)異常處理流程1.腐蝕厚度異?？赏ㄟ^降低溫度、提高帶速、或者手動添加純水來降低腐蝕厚度，通過增加溫度、降低帶速、添加酸液來提高腐蝕厚度。2.腐蝕厚度異常此種情況多出在手動補(bǔ)液之后，溶液不均勻，可以停機(jī)，待溶液回流到儲液槽，再start跑200片激活片后，均勻性能恢復(fù)正常；若還不能恢復(fù)正常，可聯(lián)系技術(shù)部工程師重新配液。3.硅片表面較亮此情況一般是藥液濃度過高?？裳a(bǔ)加適量的純水來降低藥液濃度，或者補(bǔ)加HF來更改與HNO3的比例。4.硅片表面暗紋較多此情況一般也是藥液濃度過高?？裳a(bǔ)加適量的純水或者補(bǔ)加HNO3來提高HNO3的比例5.擴(kuò)散前少子壽命低此情況一般是硅片表面的雜質(zhì)離子未去除干凈，一般在MO6模組中添加適量的HCL，如不能改善，則需要停機(jī)對設(shè)備進(jìn)行清洗，如還不能改善，則要考慮是否為來料問題6.擴(kuò)散前少子壽命過高此情況一般屬于硅片表面H離子未取出干凈，可增加純水的流量。M02模組——刻蝕槽位功能純水量（L）HF(L)HNO3(L)溫度（℃）帶速（m/min）M02蝕刻566919592.2此模組為主要工藝步驟。初始配液片數(shù)補(bǔ)液量HNO3100160mlHF100130ml注：補(bǔ)液時，不能添加純水片子刻蝕腐蝕厚度控制在1.2um到1.7um之間，并且均勻性要控制在0.05um以內(nèi)。片子腐蝕后，需要背面整體較亮，并且暗紋較少M(fèi)02模組——刻蝕用PN導(dǎo)電類型測試儀測試背面邊緣必須為P型。M04模組——堿洗目的：1.中和硅片表面的酸2.去除制絨生產(chǎn)的多孔硅配方：槽位功能純水量（L）電導(dǎo)率(mS)溫度（℃）帶速（m/min）M04堿洗—35常溫與MO1同設(shè)備優(yōu)勢1浸泡式（因為KOH易結(jié)晶，如果是噴射式就會堵管）2有檢測液體泄漏到MODULE里面的情況，感應(yīng)器會及時報警3藥水濃度是通過電導(dǎo)率來計算和控制1.DOSINGBOX可以精確到毫升2.排風(fēng)感應(yīng)器，及時檢測排風(fēng)3.機(jī)器背后有HF感應(yīng)器，如泄漏立即報警。4.藥水濃度是通過電導(dǎo)率來計算和控制設(shè)備優(yōu)勢：背腐蝕異常處理流程1.腐蝕厚度異常1.單道減重連續(xù)三組超過1.6,首先可以調(diào)整刻蝕槽溫度，一般0.5℃改變1um的刻蝕深度，升溫則加大刻蝕度，反之亦然；其次選擇調(diào)整液位，液位升高1mm減薄增加0.1um，液位通過泵數(shù)調(diào)節(jié)，泵速每增加0.5%，液位增加1mm，反之亦然。2.第二選擇往溶液里手動dosing6升的硝酸和2升的氫氟酸，走100片實驗片后待溶液充分激活后刻蝕深度可以增加0.1um;3.如腐蝕厚度最大與最小偏差0.05um，此種情況多為生產(chǎn)進(jìn)片不均勻，刻蝕深度較少的道可以先跑激活片，100片后檢測是否恢復(fù)正常，超出上限道可以適當(dāng)減少進(jìn)片密度；2.PN型檢測異常