晶棒表面之調質方法及其晶棒技術

一種晶棒表面之調質方法，包含以下步驟：步驟一：提供一晶棒，并以一蓋體罩蓋該晶棒；步驟二：利用一加熱單元將該晶棒加熱至一預定溫度并持溫一段時間；及步驟三進行一冷卻步驟，以將該晶棒冷卻；其中，該蓋體至少具有一部分的透明區域，使該加熱單元的熱輻射透過該透明區域而對該晶棒進行加熱，藉此，晶棒表面的損傷層可藉由此一退火制程而加以消除。

【技術實現步驟摘要】
晶棒表面之調質方法及其晶棒一、
一種調質方法，尤指一種針對晶棒表面進行改質的調質設備及其晶棒。二、
技術介紹
晶棒在機械加工的過程中會由于所受到的機械切削力量，進而產生晶棒表面的損傷層，而損傷層對于單晶棒或多晶棒而言屬于排列較為混亂而無秩序的部分；同樣地，晶圓在鉆石輪磨的過程中會由于切削力及熱沖擊，進而產生晶圓內之殘留應力，而殘留應力會造成晶圓表面凸起或凹下等現象；這種現象將增加后續加工過程的困難，如在后續加工時會因殘留應力過大而造成硅晶圓表面破裂，或因表面凸起或凹下導致加工后平坦度變差。退火是治金材料制程中常見之一種制程技術，其主要目的是消除材料(尤其是金屬材料)中因缺陷而累積之內應力。退火使用的方法則是將欲進行退火之材料置于適當高溫下一段時間，利用熱能使材料內原子有能力進行晶格位置的重排，以降低材料內的缺陷密度，包括晶粒界面、差排及各種點缺陷。一種所熟知的技術稱做快速熱退火制程(rapidthermalannealing，RTP)，其于加工期間大量地減少了半導體組件暴露在高溫下的時間。傳統的快速熱加工技術可包括以足夠的能量照射晶圓，用以快速地升高晶圓的溫度并維持在該溫度一段足夠長的時間使能順利地完成制程。但以現有技術而言，目前的退火爐均是針對薄片狀的晶圓所設計，由于熱量的傳遞對于晶圓與晶棒而言是不同影響，例如熱量對薄片狀晶圓與柱狀晶棒所造成的變形現象就有相當大的差異，也就是說，在現有的退火爐無法適用于晶棒之退火處理的情況下，故提供一種有效針對晶棒(或非薄板狀之加工件)進行退火處理的裝置。三、
技術實現思路
本專利技術之目的之一，在于提供一種晶棒表面之調質方法，其可利用熱退火的方式消除晶棒表面之損傷層。本專利技術實施例提供一種晶棒表面之調質方法，包含以下步驟：步驟一：提供一晶棒，并以一蓋體罩蓋該晶棒；步驟二：利用一加熱單元將該晶棒加熱至一預定溫度并持溫一段時間；步驟三：進行一冷卻步驟，以將該晶棒冷卻；其中，該蓋體至少具有一部分的透明區域，使該加熱單元的熱輻射透過該透明區域而對該晶棒進行加熱。本專利技術實施例提供一種調質后的晶棒，該晶棒之表面硬度的軟化率介于3％至7％。本專利技術具有以下有益的效果：本專利技術主要利用熱退火方法將晶棒之至少一表面進行表面改質/調質，以消除晶棒之表面上因加工所殘留的損傷層，藉以達到晶棒的有序化，而從晶棒表面的特性觀之，經過本專利技術之調質方法改善后，晶棒表面的硬度下降，尤其晶棒中不會因為熱量集中造成熱應變的問題。為使能更進一步了解本專利技術之特征及
技術實現思路
，請參閱以下有關本專利技術之詳細說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本專利技術加以限制。四、附圖說明圖1系為本專利技術之調質設備的立體示意圖。圖2系為本專利技術之調質設備的蓋體罩蓋于晶棒之示意圖。圖3系為本專利技術之調質設備的剖面示意圖。圖4顯示本專利技術之調質方法將晶棒加熱至300℃及450℃，并維持10秒到150秒的條件下，晶棒之表面硬度的軟化率曲線。主要組件符號說明：1調質設備11蓋體110腔體111側面112頂面113進氣口114出氣口11A開口部12加熱單元121金屬板件122快速加熱組件13保護氣體輸送單元14冷卻單元15控制單元151傳感器16晶棒支撐座I晶棒A、B仿真曲線五、具體實施方式本專利技術主要提供一種晶棒表面之調質方法，其可利用熱量輻射傳導的方式針對晶棒的至少一表面，尤其是在后續制程中涂布有連接層之表面進行改質的作業。另外，本專利技術之晶棒表面之調質方法可降低晶棒中的熱量傳導對于晶棒內熱應力集中/熱變形的現象。值得說明的是，本專利技術所定義之“晶棒”可廣泛地解釋，并不特指某一制程所制作者，例如利用將原料多晶硅鑄造形成之晶錠(Ingot)，或者是將晶碇切方(squaring)、切割以形成近似四方柱形之塊狀晶棒，更或者是切方所得后進行拋光所得之加工后之晶棒均可適用于本專利技術，且本專利技術亦不限制單晶棒、多晶棒的保護范疇；而本專利技術之“晶棒”乃為一種具有一定厚度的塊狀材料，更具體的說，工件厚度大于1公厘之塊材即可適用于本專利技術之調質設備。請參考圖1至圖3，其顯示本專利技術之晶棒表面之調質方法所使用之調質設備1的示意圖，然本專利技術之調質制程并不限定下文所述之設備。在一種具體實施例中，調質設備1包括蓋體11、加熱單元12、保護氣體輸送單元13及冷卻單元14；其中蓋體11之中界定出一用于容置晶棒I之腔體110，而蓋體11至少具有一部分的透明區域，使位于蓋體11外側之加熱單元12的熱輻射可透過該透明區域而對晶棒I進行加熱，以達到調質的效果。如圖2所示，蓋體11可為一種全透明的罩蓋結構，其大致具有四個側面111及一個連接所述之四個側面111的頂面112，換言之，蓋體11可利用側面111與頂面112界定出前述之腔體110，但不以此為限，例如蓋體11可具有一個頂面112及一個側面111(如空心圓柱狀之蓋體11)或是具有一個頂面112及三個側面111(如空心三角柱狀之蓋體11)等各種型態；且蓋體11更具有一個連通腔體110的開口部11A，據此，使用者可透過開口部11A將晶棒I置入前述之腔體110內，以進行退火制程，腔體110系用以提供進行快速退火處理所需的密死循環境，且其更可利用外部抽真空裝置(圖未示)以維持適當的真空度。而在一具體實施例中，蓋體11可由耐高溫玻璃所制成，例如石英等。再者，當晶棒I置入前述之腔體110內時，加熱單元12之熱輻射可透過蓋體11之側面111或頂面112針對晶棒I進行退火處理；而在本具體實施例中，加熱單元12系包括多個金屬板件121及多個固定于該些金屬板件121上之快速加熱組件122，金屬板件121所組成之尺寸、外型大致對應于蓋體11，而快速加熱組件122則例如為紅外線加熱管，其系安裝固定于金屬板件121，以發出熱量(如紅外光)針對晶棒I進行快速熱退火處理，而如圖所示，加熱單元12系設置于頂面112上，使紅外線加熱管所發出之熱輻射透過透明之頂面112而針對晶棒I的上表面進行快速熱退火處理。另一方面，保護氣體輸送單元13系連通于腔體110以注入保護氣體于腔體110中，進而避免在快速熱退火處理中在晶棒I的表面上生成副產物，或避免不需要的摻雜物擴散等問題在高的加工溫度下發生。具體而言，保護氣體輸送單元13可至少包括氣體源及管路等等，而蓋體11上則具有進氣口113與出氣口114，保護氣體輸送單元13之管路系連接于進氣口113與出氣口114，使氣體源可將保護性氣體，如鈍氣(氦氣、氬氣等)、氮氣等灌注于腔體110中。再者，冷卻單元14系對應地鄰近設置于加熱單元12，具體而言，冷卻單元14利用管路連接于加熱單元12之金屬板件121，并將冷卻媒介，如冷卻水等經過管路針對加熱單元12進行冷卻。而在本具體實施例中，加熱單元12僅需針對晶棒I的上表面進行快速熱退火處理，而冷卻單元14即可針對晶棒I的側面進行控溫的效果，以降低加熱單元12對晶棒I的側面之熱影響，換言之，本創作之調質設備1可利用加熱單元12選擇性地針對所需要的晶棒表面進行調質、改質，同時利用冷卻單元14將不需改質的晶棒表面控制在較為低溫的條件。而在一較佳實施例中，本專利技術之調質設備1更可具有控制單元15及晶棒支撐座16。控制單元15系耦接于加熱單元12，控制單元15可包括加熱控制器(圖未示)，以精準控制快速加本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種晶棒表面之調質方法，包含以下步驟：提供一晶棒，并以一蓋體罩蓋該晶棒；利用一加熱單元將該晶棒之至少一表面加熱至一預定溫度并持溫一段時間，同時利用一冷卻單元針對不需改質的該晶棒的其它表面進行控溫；以及進行一冷卻步驟，以將該晶棒冷卻；其中，該蓋體至少具有一部分的透明區域，使該加熱單元的熱輻射透過該透明區域而對該晶棒進行加熱。

【技術特征摘要】
1.一種晶棒表面之調質方法，包含以下步驟:提供一晶棒，并以一蓋體罩蓋該晶棒；利用一加熱單元將該晶棒之至少一表面加熱至一預定溫度并持溫一段時間，同時利用一冷卻單元針對不需改質的該晶棒的其它表面進行控溫；以及進行一冷卻步驟，以將該晶棒冷卻；其中，該蓋體至少具有一部分的透明區域，使該加熱單元的熱輻射透過該透明區域而對該晶棒進行加熱。2.如權利要求1所述之晶棒表面之調質方法，其中在提供一晶棒的步驟中，系提供一種全透明的罩蓋結構罩蓋于所述之晶棒，該罩蓋結構具有一個頂面及至少一個連接該頂面之側面。3.如權利要求2所述之晶棒表面之調質方法，其中在提供一晶棒的步驟之后，更包括提供一保護氣體輸送單元，以注入保護氣體于該蓋體所界定之腔體中。4.如權利要求3所述之晶棒表面之調質方法，其中在提供一保護氣體輸送單元之步驟中，該蓋體具有一進氣口與一出氣口，該保護氣體輸送單元系連接于該進氣口與該出氣口以注入保護氣體于該蓋體所界定之腔體中。5.如權利要求2所述之晶...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳炤彰，鄭世隆，劉建億，陳鈺麟，黃國維，鄭守智，
申請(專利權)人：昆山中辰矽晶有限公司，
類型：發明
國別省市：