CN101626876A - 用于制造用于等离子体处理设备的硅物质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造用于等离子体处理设备的硅物件的方法。本发明提供一种用于制造硅物件的方法，包括：制备硅锭；通过对硅锭进行取芯而形成中空硅圆柱体和具有小于硅锭的直径的直径的硅芯圆柱体；通过切割中空硅圆柱体而形成具有中心开口的硅环形板并通过切割硅芯圆柱体而形成硅电极板；以及通过处理硅环形板而形成硅环并通过处理硅电极板而形成硅电极。根据本发明，通过在将硅锭切片之前对圆柱形硅锭进行取芯而制造中空硅圆柱体和硅芯圆柱体。其用于制造硅物件，例如硅环和硅电极，使得可减少硅物件的生产成本。

Description

用于制造用于等离子体处理设备的硅物质的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造用于等离子体处理设备的硅物件的方法，且更特定来说，涉及一种用于制造用于等离子体处理设备的硅物件的方法，其中使用一件单晶硅锭来制造等离子体处理设备中所使用的硅环(即，聚焦环)和硅电极板，进而减少用于硅环和硅电极板的生产成本。

背景技术

一般来说，通过在半导体衬底(即，硅晶片)上形成半导体薄膜、导电薄膜或绝缘薄膜且接着选择性地蚀刻所述薄膜来制造半导体装置。近年来，已在形成薄膜的工艺和蚀刻的工艺中使用等离子体技术以改进工艺效率。举例来说，在蚀刻工艺的情况下，将反应气体供应到等离子体蚀刻腔室中，且接着将高频率电功率施加到所述腔室以将反应气体激发为等离子体状态。以此方式，反应气体被等离子体化以增强与晶片上的薄膜的反应性，且还通过经等离子体化的反应气体的物理碰撞来移除薄膜，以改进薄膜移除能力。

等离子体处理设备包含：下部电极，其中放置有晶片；硅环，其提供在晶片的边缘区域中；以及上部电极，其提供在所述下部电极上方以充当喷头。此处，硅环和上部电极由硅材料形成。

具体来说，在晶片上方形成的等离子体应均匀分布，这在等离子体处理设备中是个问题。因此，圆形环定位于晶片边缘附近以改进晶片上的等离子体分布的均匀性。也就是说，等离子体被扩展到晶片以外以改进等离子体在晶片上的均匀性。

将如下文简要描述制造此类常规硅环的方法。

通过切割硅锭来制造圆形硅板。接着，在圆形硅板的中心形成中心孔。旋转研磨机(rotary grinder)或类似物用于研磨硅板的表面。然后，使用单个晶片类型的单侧抛光方法(single-sided polishing method)对其进行抛光以形成硅环。此时，丢弃硅板的被切除以形成中心孔的一部分。

另外，将如下简要描述一种用于制造常规上部电极的方法。

通过切割硅锭来制造圆形硅板。多个通孔均匀地形成在圆形硅板上。然后，研磨机或类似物用于研磨具有多个通孔的硅板，且接着通过单侧抛光方法对硅板进行抛光以完成硅上部电极。

如上文所描述，在用于制造等离子体处理设备中所使用的硅环和硅电极板的常规工艺的情况下，丢弃了大量单晶硅，进而导致生产成本的增加。

由于研磨后的抛光是使用蜡工艺的单个晶片类型的单侧抛光，所以所得的硅环具有降低的表面平整度，且还降低了生产效率。另外，硅环的不平坦表面导致微粒源，且因此在蚀刻工艺期间产生了与晶片相比的较大量微粒。此外，通过以上常规方法制造的硅环具有1mm以上的切口损耗(kerf loss)，从而增加了生产成本。

发明内容

技术问题

用于解决上述问题的本发明将提供一种用于制造硅环的方法，其中对单晶硅锭进行取芯以制造用于制造硅环的硅圆柱体，且硅锭的通过取芯而切除的中心部分(即，硅芯圆柱体)用于制造硅电极，进而减少生产成本，硅环和硅电极的表面具有类似于晶片的表面的镜表面，从而减少微粒源，且可将切口损耗减小到1mm或更小，进而降低生产成本。

技术解决方案

根据本发明的一方面，提供一种用于制造硅物件的方法，包括：制备硅锭；对硅锭进行取芯以形成中空硅圆柱体和具有小于硅锭的直径的直径的硅芯圆柱体；切割中空硅圆柱体以形成具有中心开口的硅环形板并切割硅芯圆柱体以形成硅电极板；以及处理硅环形板以形成硅环并处理硅电极板以形成硅电极。

所述方法可进一步包含在制备硅锭后通过修剪工艺(cropping process)来移除硅锭的两端的一部分。

所述方法可进一步包含在制备硅锭后通过棒研磨工艺(rod grindingprocess)来处理硅锭的外圆周。

可以如下方式来执行取芯工艺：将碳夹具结合到硅锭的顶部表面、底部表面或顶部表面和底部表面两者，且移除碳夹具所结合到的硅锭的中心的一部分。

所述方法可进一步包含在对硅锭进行取芯之前将硅锭切割为多个块。

处理硅电极板以形成硅电极可包含：处理硅电极板以在其中形成多个通孔；以及对具有通孔的硅电极板的表面进行抛光。

可使用钻或超声波来钻出通孔。可将硅电极板划分为多个区，且针对每一区执行钻孔工艺。所述方法可进一步包含在形成所述多个通孔之前或之后处理硅电极板的外表面以调整其大小。

所述方法可进一步包含通过在形成所述多个通孔之前移除硅电极板的一部分而制造硅电极主体。所述方法可进一步包含组合硅电极主体以制造硅电极。

所述方法可进一步包含通过热处理工艺来控制硅电极板的电阻。所述方法可进一步包含在形成所述多个通孔之后使用双侧研磨机(double-sidedgrinder)同时研磨硅电极板的顶部表面和底部表面。可在对所述表面进行抛光时使用同时对硅电极板的顶部表面和底部表面进行抛光的双侧抛光工艺。

根据本发明的另一方面，提供一种用于制造硅物件的方法，包括：制备硅圆柱体；通过取芯工艺在硅圆柱体的中心形成通孔；切割硅圆柱体以形成具有中心开口的硅环形板；处理硅环形板的外表面和内表面以形成硅环部件；以及对硅环部件的表面进行抛光。

制备硅圆柱体可包含：生长单晶硅锭；使用修剪工艺移除单晶硅锭的两端的一部分；以及使用棒研磨工艺处理单晶硅锭的外圆周。

取芯工艺可包含：将碳夹具结合到硅圆柱体的顶部表面、底部表面或顶部和底部表面；对碳夹具所结合到的硅圆柱体进行取芯，以部分移除硅圆柱体的中心部分；以及移除碳夹具和在对硅圆柱体进行取芯时产生的杂质。当对表面进行抛光时，可使用同时对硅环部件的顶部表面和底部表面进行抛光的双侧抛光工艺。

根据本发明的又一方面，提供一种用于制造硅物件的方法，包括：制备硅锭；在硅锭的中心部分中形成通孔；以及通过切割具有通孔的硅锭而形成硅环部件。

所述方法可进一步包含处理和抛光硅环部件。

有益效果

如上文所描述，根据本发明，在将硅锭切片之前，对圆柱形硅锭进行取芯以制造中空硅圆柱体和硅芯圆柱体。其用于制造硅物件，例如硅环和硅电极，进而使得能够减少硅物件的生产成本。

此外，在本发明中，使硅环和硅电极的表面特性类似于晶片的表面特性，进而使得能够改进晶片上的等离子体均匀性。

另外，根据本发明，硅环和硅电极可经处理以具有1mm或更小的切口损耗，进而减少生产成本。

本发明不限于上文所揭示的实施例，而是可实施为不同形式。仅出于说明目的并出于使所属领域的技术人员完全理解本发明的范围的目的而提供这些实施例。由所附权利要求界定本发明的范围。

附图说明

图1是说明根据本发明的实施例用于制造硅物件的方法的流程图。

图2到9是说明根据实施例用于制造硅物件的方法的视图。

图10和11是说明根据实施例的变体用于制造硅电极的方法的视图。

图12是说明根据实施例的取芯工艺的流程图。

图13是说明根据实施例的抛光工艺的流程图。

图14是其中采用了根据实施例而制造的硅物件的等离子体蚀刻设备的示意截面图。

具体实施方式

然后，将参考附图详细描述本发明的示范性实施例。然而，本发明不限于下文所揭示的实施例，而是可实施为不同形式。仅出于说明目的并出于使所属领域的技术人员完全理解本发明的范围的目的而提供这些实施例。在所有图式中，相同的参考标号用于表示相同元件。

图1是说明根据本发明的实施例用于制造硅物件的方法的流程图。图2到9是说明根据实施例用于制造硅物件的方法的视图。图10和11是说明根据实施例的变体用于制造硅电极的方法的视图。图12是说明根据实施例的取芯工艺的流程图，且图13是说明根据实施例的抛光工艺的流程图。

然后，将基于图1的流程图参考图2到9给出描述。

首先，如图2中所示，制造具有大直径(8英寸或更大)的锭110(S110)。可通过切克劳斯基(Czochralski，CZ)方法生长锭110。当然，本发明不受其限制。也就是说，可通过多种工艺(例如，浮区(floatzone，FZ)方法)生长大直径锭。

在制造锭110的过程中，首先，将包含多晶硅的原材料充入石英坩埚内，且随后，加热坩埚。坩埚被加热到约1,412C或更高以熔化坩埚内的原材料。坩埚被加热到1,400C到1,500C以融化原材料。然后，使单晶种(其具有与目标晶体取向相同的晶体取向)与熔化物表面的中心区域接触。所述晶种被缓慢提升以生长单晶硅锭110。此时，使晶种和石英坩埚以彼此相反的方向旋转。当从熔化物向上提起晶种时，在晶种与熔化物表面之间产生表面张力。归因于表面张力，硅熔化物继续粘附到晶种表面，且同时冷却硅熔化物。当硅熔化物正在晶种表面上冷却时，熔化物中的硅原子变得具有与晶种相同的晶体取向。

此处，为了熔化物的顺畅流动和稳定，可将磁场施加到锭制造设备。在此实施例中，可向其施加水平磁场以便生长大面积锭。水平磁场意味着垂直于锭的生长方向而施加的磁场。作为水平磁场，采用1,000高斯或更高的磁场。

如图3中所示，通过修剪工艺来切除单晶锭的上部和下部多余部分，借此，锭110被制造为具有圆柱形形状(S120)。也就是说，如图2中所示，通过切克劳斯基(CZ)方法生长的单晶锭110具有桶形状，其具有上部和下部尖的突出部。因此，执行修剪工艺来切除上部和下部突出部，从而获得单晶硅圆柱体120a。这使得后续工艺变得简易。

此时，可将单晶锭切割为多个块。另外，如果需要的话，可省略修剪工艺。

然后，执行棒研磨工艺来处理锭110的外表面以调整外径。此时，锭110可具有类似于将要制造的硅环的外径的外径。在此实施例中，考虑到将通过后续抛光和研磨工艺移除的厚度，锭110被制造为具有大于目标硅环的外径的外径。举例来说，当硅环的最大外径是1时，圆柱形锭110(即，单晶硅圆柱体120a)的外径可在1.01到1.10的范围内。此时，当比率在此范围之外时，可能难以控制研磨和抛光的工艺条件。如果需要的话，可省略棒研磨工艺。当省略棒研磨工艺时，可在后续工艺中使用计算机数控(computernumerical control，CNC)设施来执行外径加工。

在棒研磨工艺后，检查单晶硅圆柱体120a的质量。通过此质量检查，执行单晶硅圆柱体120a的外径评估、边缘修琢(edge chip)评估等。

如图4和5中所示，通过取芯工艺来制造中空硅圆柱体120b和硅芯圆柱体120c(S130)。

图4是说明取芯工艺的截面图，图5(a)是取芯工艺后的中空硅圆柱体的透视图，且图5(b)是取芯工艺后的硅芯圆柱体的透视图。

在此实施例中，单晶硅圆柱体120a被取芯，借此，同时制成用于制造硅环的中空硅圆柱体120b和用于制造硅电极的硅芯圆柱体120c。

可依据将要制造的硅环的内径来调整通过取芯工艺而制造的硅芯圆柱体120c和中空硅圆柱体120b的通孔121的直径。硅环可具有彼此不同的多个内径。因此，通孔121的直径可具有类似于将要制造的硅环的最小内径的值。也就是说，当硅环的最小内径是1时，中空硅圆柱体120b的通孔121的直径可在0.90到0.99的范围内。这是因为内径可能在后续研磨和内径抛光工艺期间部分增加。另外，当比率在此范围之外时，可难以控制用于研磨和抛光工艺的条件。在锭的生长方向上，即与单晶硅圆柱体120a的纵向方向平行地形成通孔121。此外，硅芯圆柱体120c的直径比通孔121的直径小约0.1％到10％，因为取芯工艺移除了一部分。

然后，将参考图4和12更详细地描述取芯工艺。

在完成修剪和棒研磨工艺以及检查后，将碳夹具30结合到单晶硅圆柱体120a的下部表面和/或上部表面(S200)。如图4中所示，碳夹具30附接到硅圆柱体120a的下部表面。碳夹具30具有整体四边形板形状。通过使用固定部件20，碳夹具30固定在取芯处理设备的台10上。以此方式，碳夹具30附接到硅圆柱体120a，进而在绳索工艺中时自由地移动硅圆柱体120a。另外，由于单晶硅圆柱体120a可固定到取芯设备，所以可容易地实行取芯工艺。

接着，执行取芯工艺以移除碳结合的硅圆柱体120a的内部中心的一部分(S210)。

如图4中所示，以旋转取芯轮40的方式执行取芯工艺，在所述取芯轮40的末端提供了具有圆环形状的切割部件(例如，金刚石切割元件)。朝向单晶硅圆柱体120a降低旋转的取芯轮40。以此方式，如图4中所示，通过在旋转的取芯轮40的末端处的切割部件的旋转而移除单晶硅的在硅圆柱体120a的内部中心处的一部分，以便产生中空硅圆柱体120b和具有小于锭的直径的硅芯圆柱体120c。在图4中，取芯轮40的长度T可随着硅圆柱体120a而变化。取芯轮40(具体来说，切割部件)的厚度W(或宽度)可在0.1mm到5mm的范围内。当切割部件的厚度W增加时，从硅圆柱体120a移除的硅的量增加。另外，当切割部件的厚度W减小时，切割部件的强度减小，其可导致难以处置取芯轮40。

当实行取芯工艺时，在硅圆柱体120a的下侧中提供的碳夹具30也被部分移除。另外，可在取芯工艺之前实行切割工艺以将硅圆柱体120a切割为多个块，且接着可针对每一硅块执行取芯工艺。可从硅圆柱体120a的顶部到底部一次性地执行取芯工艺。当然，取芯不限于以上实施例。也就是说，例如在从硅圆柱体120a的顶部朝向下侧实行初步的取芯后，可将硅圆柱体120a倒置翻转，以从硅圆柱体120a的底部朝向上侧执行第二次取芯。也就是说，可依据硅圆柱体120a(或硅块)的长度以及取芯轮40的长度以各种方式执行取芯工艺。

在通过取芯工艺制造出中空硅圆柱体120b和硅芯圆柱体120c后，实行碳移除工艺以移除结合到中空硅圆柱体120b和硅芯圆柱体120c的碳夹具30(S220)。随后，执行清洗工艺以移除在取芯工艺期间产生的微粒和外来物质。此时，可将碳移除工艺和清洗工艺作为单个工艺同时实行。

以此方式，根据此实施例，在切片之前的锭状态下(即，在硅圆柱体120a的状态下)，内部通孔121形成在中心处，以便制造环，且进而减少生产成本。另外，通过取芯工艺而形成的锭的中心部分的硅芯圆柱体可再循环(re-cycled)，且进而可进一步减少硅物件的生产成本。也就是说，根据常规技术，锭被切片为多个盘，且接着对每一盘进行取芯以在其中心处形成通孔。举例来说，在将单个锭(即，硅圆柱体)切片为一百个硅盘的情况下，必须针对一百个硅盘中的每一者执行取芯工艺。也就是说，必须实行一百次取芯工艺。然而，在此实施例中，由于在切片前对硅圆柱体120a实行取芯工艺，所以单个取芯工艺可取代一百次盘取芯工艺。因此，与常规技术相比，可显著减少取芯工艺的数目。

此外，由于常规上使用薄盘，所以丢弃盘的通过取芯工艺切除的中心部分(即，硅芯圆柱体)。然而，在此实施例中，硅圆柱体120的通过取芯工艺切除的中心部分变为具有较小直径的硅芯圆柱体，且所述硅芯圆柱体可经再循环以用于其它目的。举例来说，其可用作更小尺寸的硅晶片、硅电极或硅环。在此实施例中，硅芯圆柱体用于制造硅电极。

如图6中所示，将通过取芯工艺形成的中空硅圆柱体120b(在其中心提供圆形通孔121)切片为在其中心具有开口的硅环形板130，且将硅芯圆柱体120c切片以形成硅电极板(S141、S151)。

通过线锯工艺(wire sawing process)将中空硅圆柱体120b和硅芯圆柱体120c切片，使得得以制造硅环形板130和硅电极板140。当然，切片工艺不受其限制，而是可采用金刚石切割工艺。在此实施例中，可以各种方式控制硅环形板130和硅电极板140的厚度以制造各种类型的硅环和硅电极。也就是说，在常规技术中，多个盘具有相同厚度，且因此不能被容易地应用到各种类型的产品。然而，在此实施例中，当将中空硅圆柱体120b和硅芯圆柱体120c切片时，厚度控制是可能的，且进而可制造具有不同厚度的硅环形板130和硅电极板140。

也就是说，单个中空硅圆柱体120和单个硅芯圆柱体120c不仅可被制成具有相同厚度的硅环形板130和硅电极板140，而且可被制成具有不同厚度的硅环形板130和硅电极板140。另外，如在前述取芯工艺中，可在用于制造硅环形板130的切片工艺之前将碳夹具结合到硅圆柱体的外圆周表面。

如图7中所示，实行平整工艺来使硅环形板130的表面和硅电极板140的表面平整(S142，S152)。

通过研磨工艺来使已被线切片的硅环形板130和硅电极板140的顶部表面和底部表面平整。以上平整工艺包含使用研磨机的研磨工艺。也就是说，研磨工艺可用于移除凭借锯工艺引起的锯印，且改进表面平整度。此处，在硅环形板130的情况下，内表面和外表面可一起被研磨。

可使用可装备有粗研磨轮(rough grinding wheel)和细研磨轮(finegrinding wheel)的双轴研磨机(dual-shaft grinder)来执行研磨工艺。粗研磨轮可为200到400目(mesh)的研磨轮，且细研磨轮可为1,000到3,000目的研磨轮。

此时，使用粗研磨轮的研磨工艺移除了线锯印且改进了平整度，且使用细研磨轮的研磨工艺减少了表面粗糙度以使得能够容易地实行后续工艺。当然，研磨工艺不受其限制，而是可使用用于晶片处理中的各种其它研磨机来执行。在研磨工艺后，可进一步实行清洗工艺以便移除研磨工艺期间所产生的微粒和残渣。用于移除杂质的清洗工艺可采用双洗涤器工艺(doublescrubber process)。也就是说，在其上部和下部区域具有刷子的双洗涤器设备可用于同时移除硅环形板130和硅电极板140的顶部表面和底部表面上的杂质。

在研磨工艺后，执行蚀刻工艺以便移除研磨损伤。作为蚀刻工艺，执行湿式蚀刻工艺。包含KOH和/或NaOH的碱性化学物质可用作用于湿式蚀刻的化学蚀刻剂。当然，还可使用例如HNO₃的酸性化学物质。

然后，将基于经切片的硅环形板130和硅电极板140描述制造硅环和硅电极。首先，将描述使用中心敞开的硅环形板130来制造硅环的方法。

如图8中所示，处理硅环形板130的内壁表面和/或外壁表面以制造硅环部件150(S143)。

可视硅环的应用而定实行各种类型的处理。在此实施例中，移除内壁表面的一部分以形成具有阶梯状部分(图8中由A表示)的硅环部件150。也就是说，硅环部件150包含位于其中心的具有第一直径的通孔以及具有大于第一直径的第二直径的凹槽。当然，本发明不受其限制，而是可以各种其它方式实施，包含延伸的突出部或凹入的凹槽(如果需要的话)。

在具有中心开口的硅环形板130的情况下，可通过研磨工艺加工其内表面和外表面。此时，可使用CNC设备或加工中心工具(machining center tool，MCT)设备来加工硅环形板130。

此外，在加工工艺后，可实行清洗工艺以便移除在加工工艺期间产生的微粒和残渣。在加工工艺后，可检查所制造的硅环部件140是否有缺陷。

在加工工艺后，执行蚀刻工艺以便移除由加工工艺引起的损伤。使用包含KOH和/或NaOH的碱性化学物质，或例如HNO₃的酸性化学物质来实行蚀刻工艺。在蚀刻工艺后，可实行使用DI或SCI(NH₄O+H₂O₂+H₂O)的清洗工艺以移除粘附到硅环部件150的表面的杂质和化学物质。可在其中不产生微尘的清洁室中执行加工工艺后的蚀刻和清洗工艺。这是因为后续工艺是在清洁室中实行。当然，可在普通室中实行蚀刻和清洗工艺。

然后，执行供体消除工艺(donor killing process)以稳定硅环部件150的电阻(S144)。

也就是说，供体消除工艺通过热处理移除硅环部件150内的掺杂剂。可使用例如熔炉类型、烤炉类型或带类型的热处理设备来执行热处理。另外，在400C或400C以上执行热处理。在400C到1,000C的范围内执行热处理。此时，可通过在热处理期间排除杂质来防止对硅环部件150的污染。

在通过供体消除工艺稳定硅环部件150的电阻之后，测量硅环部件150的电阻。实行激光标记(laser marking)以便管理硅环的历史。

然后，实行抛光工艺以使硅环部件150的外表面平整，且减少其表面粗糙度以制造硅环(S145)。

参考图13来阐释抛光工艺。

在抛光工艺中，首先，通过台阶抛光工艺(step polishing process)来抛光硅环部件150的阶梯状部分(S300)。通过此工艺，可改进阶梯状部分的平整度，且表面粗糙度可为5或更小。也就是说，对硅环部件150的内表面和阶梯状表面(通孔和凹槽区)进行抛光。接着，执行清洗工艺(S310)。

在清洗工艺后，通过双侧抛光工艺同时抛光硅环部件150的顶部表面和底部表面(S320)。

双侧抛光设备包含下部抛光垫部分、上部抛光垫部分和下部抛光垫部分与上部抛光垫部分之间的多个载体，载体中的每一者具有预定通孔，硅环部件150定位在所述通孔中以防止硅环部件脱离。此时，下部抛光垫和上部抛光垫以相反方向旋转以同时对硅环部件150的顶部表面和底部表面进行抛光。另外，多个载体可一起旋转。

在双侧抛光设备中，无论硅环部件150的大小和厚度如何，仅载体经改变以执行抛光，因此抛光工艺可较简易。另外，可通过控制抛光工艺期间注射的浆料和表面活性剂来控制硅环部件150的顶部表面和底部表面的表面粗糙度。也就是说，一般的抛光工艺是单侧抛光工艺，其中硅板的一侧被涂布有蜡，且接着结合到抛光头。因此，平整度可根据蜡涂层的均匀性而变化。然而，在双侧抛光工艺中，不实行蜡涂布工艺。这是因为载体经制造以便与将要处理的硅环部件150的厚度匹配，且载体孔经形成以配合硅环产品的大小。

通过双侧抛光工艺，硅环部件150的顶部表面和底部表面的平整度可得到增强，且表面粗糙度可维持为5

或更小。其表面粗糙度被维持在1到5的范围内，且因此可类似于2

的硅晶片的表面粗糙度。以此方式，可使硅环的表面粗糙度类似于硅晶片的表面粗糙度，进而增加晶片上的等离子体均匀性，以改进等离子体处理效率。

在双侧抛光工艺后，执行清洗工艺以移除浆料和微粒(S330)。以此方式，制造根据此实施例的硅环。

然后，测量完成的硅环的尺寸且接着执行最终的清洗。可实行3D检查以用于测量硅环的尺寸。另外，在最终清洗后，实行视觉检查。作为视觉检查，执行表面检查和边缘修琢检查，且进而可检查微粒和深度擦刮。

然后，将描述使用硅电极板来制造硅电极的方法。此处，将省略与硅环类似的描述。

如图9中所示，执行钻孔(boring)工艺以在硅电极板140中形成多个通孔141(S153)。

在钻孔之前，可研磨硅电极板140的外径以符合标准尺寸。由于通过先前的取芯工艺制造的硅芯圆柱体120c的外径是由硅环确定，所以可再次处理硅电极板的外径以符合所要外径，即标准尺寸。当然，可在取芯工艺后针对硅芯圆柱体120c执行研磨硅电极板140的外径。CNC设备可用于加工硅电极板140的外径。此外，在加工外径后，可清洗和检查硅电极板140。

在加工硅电极板140的外径后，将硅电极板140结合到钻孔设备的基板。也就是说，将硅电极板140结合到基板以用于钻孔。接着，采用钻或超声钻孔工艺以形成多个通孔141。此处，通过超声钻孔工艺，一次钻出数百个孔，进而可改进生产效率。另外，通过钻孔工艺，孔可全部形成在硅电极板140上。当然，如果硅电极板140具有较大直径，那么可将硅电极板140划分为多个区，且接着针对相应区实行钻孔工艺。

在钻孔工艺后，移除结合到硅电极板140的基板，且清洗硅电极板140。用裸眼或用例如显微镜视觉***(microscope and vision)的工具检查通孔141的圆度(circularity)和同心度(centricity)。实行双侧滑动工艺以移除硅电极板140的顶部表面和底部表面上产生的孔碎屑。此时，使用双侧研磨机实行双侧滑动工艺(S154)。此处，双侧研磨机具有至少两个轴，其中凭借至少一个轴执行粗研磨，且凭借其另一轴执行细研磨。以此方式，可改进硅电极板140的顶部表面和底部表面的表面粗糙度。此处，粗研磨表示200到1,000目，且细研磨表示1,000到3,000目。粗研磨可表示250到400目，且细研磨可表示1,500到2,500目。

在双侧滑动工艺后，执行清洗工艺。此时，可使用双洗涤器来改进微粒和残渣的移除效果。

为了移除在硅电极板140的外径和表面的钻孔工艺和加工工艺期间产生的损伤，实行蚀刻工艺。在蚀刻后，执行使用DI或SCI的清洗工艺。

然后，实行供体消除工艺以稳定硅电极板140中的电阻(S155)。接着，通过抛光工艺，使硅电极板140的外表面平整，且减少其表面粗糙度，进而制造硅电极(S156)。

执行双侧抛光工艺作为抛光工艺。通过双侧抛光工艺，可同时对硅电极板140的顶部表面和底部表面进行抛光，且还可改进硅电极板140的顶部表面和底部表面的平整度。

在双侧抛光工艺后，执行清洗工艺以移除浆料和微粒。以此方式，制造根据此实施例的硅电极。

接着，测量完成的硅电极的尺寸，且实行最终的清洗工艺。在最终的清洗工艺后，在暗室中用裸眼检查硅电极。

当然，根据此实施例的硅电极不受其限制。也就是说，如果硅电极的整个直径大于硅芯圆柱体的直径，那么可使用多个主体制造硅电极。举例来说，在四件主体经组合且用于制造硅电极的情况下，可使用上述硅电极板来制造用于硅电极的主体。也就是说，如图10和11所示，将硅电极板140处理为硅电极主体140b的形状。接着，实行钻孔工艺以在硅电极主体140b中形成多个通孔141。然后，尽管未图示，但多个硅电极主体140b经组合以制造所要大小的硅电极。

可将上述硅环和硅电极处理为具有1mm或更小的切口损耗以减少生产成本。在此实施例中，以200mm或更小的切口损耗对其进行处理是有效的。可以10mm到200mm的切口损耗对其进行处理。

图14是其中采用了根据实施例而制造的硅物件的等离子体蚀刻设备的示意截面图。

等离子体蚀刻设备具有根据上述方法而制造的硅环220和硅上部电极230。

如图14中所示，等离子体蚀刻设备包含腔室200、上面安放有晶片201的下部电极210、置放在下部电极210上的晶片201的边缘区域中提供的硅环220、在下部电极210上方提供的且与喷头整合的硅上部电极230，以及用于将电功率提供到下部电极210和硅上部电极230的第一和第二电源240和250。

硅环220允许等离子体在环的中心处所提供的晶片201上是均匀的。此外，在此实施例中，使硅环220的顶部表面的粗糙度类似于晶片201中的顶部表面的粗糙度，进而可进一步增强等离子体的均匀性。因此，可改进晶片的边缘区域中的蚀刻均匀性。另外，可防止下部电极210暴露于等离子体且被硅环150污染。可将静电卡盘(electrostatic chuck)用作下部电极210。上部电极230可与喷头一体地形成，喷头被供应有反应气体且提供反应气体。另外，使硅上部电极230的表面粗糙度类似于晶片的表面粗糙度，使得等离子体均匀性得到增强且使微粒的产生最少化。

根据此实施例而制造的硅环220和硅上部电极230不限于应用于上述蚀刻设备，而是可应用于各种其它类型的等离子体处理设备。

上文描述了硅环220用作聚焦环以用于允许等离子体在等离子体处理设备中的晶片上是均匀的。然而，硅环不受其限制，而是可根据对硅环220的内表面和外表面的处理而用作具有各种其它功能的环。举例来说，硅环可充当用于固定衬底的固定环。

Claims (20)

1、一种用于制造硅物件的方法，包括：

制备硅锭；

通过对所述硅锭进行取芯而形成中空硅圆柱体和具有小于所述硅锭的直径的直径的硅芯圆柱体；

通过切割所述中空硅圆柱体而形成具有中心开口的硅环形板并通过切割所述硅芯圆柱体而形成硅电极板；以及

通过处理所述硅环形板而形成硅环并通过处理所述硅电极板而形成硅电极。

2、根据权利要求1所述的方法，其中还包括在制备所述硅锭后通过修剪工艺来移除所述硅锭的两端的一部分。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其中还包括在制备所述硅锭后通过棒研磨工艺来处理所述硅锭的外径。

4、根据权利要求1或2所述的方法，其中以如下方式执行所述取芯工艺：将碳夹具结合到所述硅锭的顶部表面、底部表面或所述顶部表面和底部表面两者，且移除所述碳夹具所结合到的所述硅锭的中心的一部分。

5、根据权利要求1所述的方法，其中还包括在对所述硅锭进行取芯之前将所述硅锭切割为多个块。

6、根据权利要求1所述的方法，其中形成所述硅电极包括：

通过处理所述硅电极板而形成多个通孔；以及

对具有所述通孔的所述硅电极板的表面进行抛光。

7、根据权利要求6所述的方法，其中使用钻或超声波来钻出所述通孔。

8、根据权利要求7所述的方法，其中将所述硅电极板划分为多个区，且针对每一区执行钻孔工艺。

9、根据权利要求6所述的方法，其中还包括在形成所述多个通孔之前或之后处理所述硅电极板的外表面以调整其大小。

10、根据权利要求6所述的方法，其中还包括通过在形成所述多个通孔之前移除所述硅电极板的一部分而制造硅电极主体。

11、根据权利要求10所述的方法，其中还包括通过组合所述硅电极主体来制造所述硅电极。

12、根据权利要求6所述的方法，其中还包括通过热处理工艺来控制所述硅电极板的电阻。

13、根据权利要求6所述的方法，其中还包括在形成所述多个通孔之后使用双侧研磨机同时研磨所述硅电极板的所述顶部表面和底部表面。

14、根据权利要求6所述的方法，其中在对所述表面进行抛光时使用同时对所述硅电极板的所述顶部表面和底部表面进行抛光的双侧抛光工艺。

15、一种用于制造硅物件的方法，包括：

制备硅圆柱体；

通过取芯工艺在硅圆柱体的中心形成通孔；

通过切割所述硅圆柱体而形成具有中心开口的硅环形板；

通过处理所述硅环形板的外表面和内表面而形成硅环部件；以及

对所述硅环部件的表面进行抛光。

16、根据权利要求15所述的方法，其中制备所述硅圆柱体包括：

生长单晶硅锭；

使用修剪工艺移除所述单晶硅锭的两端的一部分；以及

使用棒研磨工艺处理所述单晶硅锭的外径。

17、根据权利要求15所述的方法，其中所述取芯工艺包括：

将碳夹具结合到所述硅圆柱体的顶部表面、底部表面或所述顶部和底部表面；

对所述碳夹具所结合到的所述硅圆柱体进行取芯，以部分移除所述硅圆柱体的中心部分；以及

移除所述碳夹具和在对所述硅圆柱体进行取芯时产生的杂质。

18、根据权利要求15所述的方法，其中当对所述表面进行抛光时使用同时对所述硅环部件的所述顶部表面和底部表面进行抛光的双侧抛光工艺。

19、一种用于制造硅物件的方法，包括：

制备硅锭；

在所述硅锭的中心部分中形成通孔；以及

通过切割具有所述通孔的所述硅锭而形成硅环部件。

20、根据权利要求19所述的方法，其中还包括处理和抛光所述硅环部件。

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