CN113119327B - 能够改善<111>晶向晶棒切割warp值的定向多线切割方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够改善<111>晶向晶棒切割warp值的定向多线切割方法，属于单晶硅切片技术领域。在<111>晶向上，以预定旋转角θ0进行切割，所述预定旋转角θ0为0°±5°、60°±5°或‑60°±5°。该方法能够显著降低硅片的warp值，显著降低批次间的warp值波动，且有利于改善硅片的面方位精度。

Description

能够改善＜111＞晶向晶棒切割warp值的定向多线切割方法
技术领域
本发明属于单晶硅切片技术领域，具体涉及一种能够改善<111>晶向晶棒切割warp值的定向多线切割方法。
背景技术
多线切割具有高效、低成本以及能很好地适应单晶硅棒直径越来越大的特点，在硅片加工中得到了广泛的应用，已经成为硅片加工中最重要的手段。切片过程中，需要控制硅片的warp、TTV、BOW以及局部平坦度等重要参数，传统的多线切割方式获得的切片warp值较大，且批次间切片warp值波动较大。
定晶向的多线切割方式有利于改善单晶硅切片的warp值，如专利号为201711037057.9的中国发明专利公开了一种<111>型单晶硅定晶向多线切割工艺，先通过X射线定向仪确定<111>型单晶硅径向的[1-10]、[-110]、[01-1]、[0-11]、[10-1]、[-110]六个晶向位置，然后在粘棒过程中，通过旋转单晶棒，使得其中任意一个晶向垂直于粘棒托进行粘结，切割时，切割线即能沿着该晶向方向进行切割。通过上述方法，能够减小单晶硅切片warp值约4-8μm。
然而，由于在单晶拉制的过程中，存在晶向偏离，导致在多线切割时，刀片可能从任意旋转角处切入，虽然一定程度地降低了硅片warp值，但warp值不稳地，多批次硅片的warp值波动较大，且硅片的面方位精度无法得到有效保证，面方位偏离容易大于0.29°的行业普遍要求，导致硅片合格率下降。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种能够改善<111>晶向晶棒切割warp值的定向多线切割方法，以解决现有技术中单晶硅切片时，从任意旋转角处切入，存在硅片warp值批次间波动较大，面方位精度无法保障的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种能够改善<111>晶向晶棒切割warp值的定向多线切割方法，在<111>晶向上，以预定旋转角θ0进行切割，所述预定旋转角θ0为0°±5°、60°±5°或-60°±5°。
优选地，所述能够改善<111>晶向晶棒切割warp值的定向多线切割方法包括以下步骤：
a.选取参考面；
b.获取<111>晶向的晶向偏离度；
c.根据晶向偏离度，计算晶棒的测定旋转角θ1、测定摆角β1；
d.根据测定旋转角θ1及预定旋转角θ0，计算补充摆角Δβ；
e.根据测定摆角β1与补充摆角Δβ，计算实际摆角β0；
f.根据预定旋转角θ0与实际摆角β0，旋转晶棒，进行接着固定，并完成切片。
优选地，步骤e中，所述“根据测定摆角β1与补充摆角Δβ，计算实际摆角β0”包括以下步骤：
e1.根据测定旋转角θ1及预定旋转角θ0，确定旋转方向；
e2.计算实际摆角β0：
若旋转方向为顺时针，则β0＝β1+Δβ；
若旋转方向为逆时针，则β0＝β1-Δβ。
优选地，步骤e1中，所述“根据测定旋转角θ1及预定旋转角θ0，确定旋转方向”包括以下步骤：
分别计算测定旋转角θ1与待选预定旋转角θ01、θ02、θ03的差值Δθ01、Δθ02、Δθ03；
比较|Δθ01|、|Δθ02|、|Δθ03|，以|Δθ01|、|Δθ02|、|Δθ03|中的最小值所对应的待选预定旋转角作为预定旋转角θ0；其中，θ01、θ02、θ03分别为0°±5°、60°±5°或-60°±5°；
根据测定旋转角θ1及选定的预定旋转角θ0，确定旋转方向。
优选地，步骤f中，“根据预定旋转角θ0与实际摆角β0，旋转晶棒，进行接着固定”包括以下步骤：
f1.根据预定旋转角θ0与实际摆角β0，旋转晶棒，进行接着固定；
f2.判断晶片面方位是否合格；如晶片面方位合格，则进行固化切片；如晶片面方位不合格，则对晶棒进行脱胶处理，并重复步骤a-f，重新进行晶棒接着固定。
由上述技术方案可知，本发明提供了一种能够改善<111>晶向晶棒切割warp值的定向多线切割方法，其有益效果是：对<111>晶向晶棒进行定向切割时，以0°±5°、60°±5°或-60°±5°的预定旋转角进行定向切割，该种切割方式，能够显著降低硅片的warp值，显著降低批次间的warp值波动，且有利于改善硅片的面方位精度，硅片的面方位精度能够保持在0.1°左右。
附图说明
图1是改善后，同一批次硅片的warp值分布曲线。
图2是改善后，多批次硅片的warp值波动箱线图。
图3是改善前后，多批次硅片warp值波动箱线图对比。
具体实施方式
以下结合本发明的附图，对本发明的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。
一具体实施方式中，一种能够改善<111>晶向晶棒切割warp值的定向多线切割方法，在<111>晶向上，以预定旋转角θ0进行切割，所述预定旋转角θ0为0°±5°、60°±5°或-60°±5°。所述预定旋转角θ0为相对于参考面的旋转角，一般地，参考面为单晶硅晶棒的notch面。
具体地，所述能够改善<111>晶向晶棒切割warp值的定向多线切割方法包括以下步骤：
a.选取参考面。一般地，选取单晶硅晶棒的notch面作为参考面。
b.获取<111>晶向的晶向偏离度。通过X射线定向仪，获取单晶硅晶棒的晶向偏离度，即单晶硅晶棒的<111>晶向与单晶硅晶棒的轴的偏离角度。
c.根据晶向偏离度，计算晶棒的测定旋转角θ1、测定摆角β1。由晶向偏离度，可计算得到相对晶向偏离的测定旋转角θ1和测定摆角β1，其计算过程为常规技术，不在赘述。
由于测定旋转角θ1与预定旋转角θ0有一定偏差，如需要以预定旋转角θ0进行接着切割时，需要对测定摆角β1进行调整，以使得切割方向与<110>晶向方向垂直。具体对测定摆角β1的调整过程如下：
d.根据测定旋转角θ1及预定旋转角θ0，计算补充摆角Δβ。
具体地，包括以下步骤：
e1.根据测定旋转角θ1及预定旋转角θ0，确定旋转方向。
e2.计算实际摆角β0：若旋转方向为顺时针，则β0＝β1+Δβ；若旋转方向为逆时针，则β0＝β1-Δβ。
具体地，所述“根据测定旋转角θ1及预定旋转角θ0，确定旋转方向”包括以下步骤：
分别计算测定旋转角θ1与待选预定旋转角θ01、θ02、θ03的差值Δθ01、Δθ02、Δθ03；其中，θ01、θ02、θ03分别为0°±5°、60°±5°或-60°±5°。
比较|Δθ01|、|Δθ02|、|Δθ03|，以|Δθ01|、|Δθ02|、|Δθ03|中的最小值所对应的待选预定旋转角作为预定旋转角θ0；根据测定旋转角θ1及选定的预定旋转角θ0，确定旋转方向。
f.根据预定旋转角θ0与实际摆角β0，旋转晶棒，进行接着固定，并完成切片。
一具体实施例中，根据X射线定向仪测定的<111>晶向的晶向偏离度，计算得到的测定旋转角θ1为15°，摆角为-1.821°。根据测定旋转角θ1，可知将该旋转角向0°±5°方向转动，其调整范围较小，调整误差较小。故而，将预定旋转角θ0选为5°(理论上，以预定旋转角θ0为0°时为最优选择，实际操作中，受实际因素限制，可将预定旋转角θ0选为5°)。此时，计算补充摆角Δβ＝-0.011°。
旋转角由15°旋转至5°的过程中，为顺时针旋转，则，β0＝β1+Δβ＝-1.821°+(-0.011)＝-1.832°。
晶棒接着时，按照旋转角为5°、摆角为-1.832°进行接着。
请参看图1，图1为采用上述实施例的方法切割单晶硅晶棒，获得的硅片的warp值分布，由图1可以看出，同一批次的硅片的warp值集中分布在5μm附近，最大值不超过10μm，显著的降低了同一批次硅片的warp值。
请参看表1及图2，按照本发明具体实施方式的方法，对10组单晶硅晶棒进行接着，并在同等工艺条件下完成线切割，具体数据如表1所示。
表1 10组单晶硅晶棒调整前后的旋转角、摆角对比
Figure BDA0003037242140000061
10组单晶硅晶棒经切割后，得到的硅片，统计其warp值分布情况，如图2，可见各批次间warp值平均分布在5-9μm之间，平均值为6μm左右。可知，通过本发明的方法，显著降低了批次间的warp值分布。
请一并参看图3，对比专利号为201711037057.9的中国发明专利所提供的方法，经多个批次统计对比，本发明专利提供的方法不仅显著降低了硅片的平均warp值，将硅片warp至控制在5-9μm之间，且显著降低了warp值分布，提高了硅片的合格率。
同时，采用传统的工艺方法，在降低硅片warp值的同时，必将面临着硅片面方位精度不可控的问题。通过本发明提供的方法对多晶硅晶棒进行多线切割时，不仅可以降低硅片warp值，且能够将硅片的面方位精度控制在0.1°以内，进一步提高硅片的合格率。
一实施例中，步骤f中，“根据预定旋转角θ0与实际摆角β0，旋转晶棒，进行接着固定”包括以下步骤：
f1.根据预定旋转角θ0与实际摆角β0，旋转晶棒，进行接着固定；
f2.判断晶片面方位是否合格；如晶片面方位合格，则进行固化切片；如晶片面方位不合格，则对晶棒进行脱胶处理，并重复步骤a-f，重新进行晶棒接着固定。
即接着完成后，对晶棒的晶向进行检测，判断接着是否准确，若不准确，则重新进行接着，确保硅片合格率。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (2)

1.一种能够改善<111>晶向晶棒切割warp值的定向多线切割方法，其特征在于在于，在<111>晶向上，以预定旋转角θ0进行切割，所述预定旋转角θ0为0°±5°、60°±5°或-60°±5°；
包括以下步骤：
a.选取参考面，所述预定旋转角θ0为相对于参考面的旋转角，参考面为单晶硅晶棒的notch面；
b.获取<111>晶向的晶向偏离度，即单晶硅晶棒的<111>晶向与单晶硅晶棒的轴的偏离角度；
c.根据晶向偏离度，计算晶棒的测定旋转角θ1、测定摆角β1；
d.根据测定旋转角θ1及预定旋转角θ0，计算补充摆角Δβ；
e.根据测定摆角β1与补充摆角Δβ，计算实际摆角β0；
f.根据预定旋转角θ0与实际摆角β0，旋转晶棒，进行接着固定，并完成切片；步骤e中，所述“根据测定摆角β1与补充摆角Δβ，计算实际摆角β0”包括以下步骤：
e1.根据测定旋转角θ1及预定旋转角θ0，确定旋转方向；
e2.计算实际摆角β0：
若旋转方向为顺时针，则β0＝β1+Δβ；
若旋转方向为逆时针，则β0＝β1-Δβ；
步骤e1中，所述“根据测定旋转角θ1及预定旋转角θ0，确定旋转方向”包括以下步骤：
分别计算测定旋转角θ1与待选预定旋转角θ01、θ02、θ03的差值Δθ01、Δθ02、Δθ03；比较Δθ01、Δθ02、Δθ03，以Δθ01、Δθ02、Δθ03中的最小值所对应的待选预定旋转角作为预定旋转角θ0；其中，θ01、θ02、θ03分别为0°±5°、60°±5°或-60°±5°；根据测定旋转角θ1及选定的预定旋转角θ0，确定旋转方向。
2.如权利要求1所述的能够改善<111>晶向晶棒切割warp值的定向多线切割方法，其特征在于，步骤f中，“根据预定旋转角θ0与实际摆角β0，旋转晶棒，进行接着固定”包括以下步骤：
f1.根据预定旋转角θ0与实际摆角β0，旋转晶棒，进行接着固定；
f2.判断晶片面方位是否合格；如晶片面方位合格，则进行固化切片；如晶片面方位不合格，则对晶棒进行脱胶处理，并重复步骤a-f，重新进行晶棒接着固定。
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