TWI866065B

TWI866065B - 矽料處理方法及其裝置

Info

Publication number: TWI866065B
Application number: TW112104925A
Authority: TW
Inventors: 潘浩
Original assignee: 大陸商西安奕斯偉材料科技股份有限公司; 大陸商西安奕斯偉矽片技術有限公司
Priority date: 2022-12-26
Filing date: 2023-02-13
Publication date: 2024-12-11
Also published as: TW202332075A; CN116005271A

Abstract

本發明提供一種矽料處理方法及其裝置。矽料處理方法包括以下步驟：提供標準矽片和待處理矽料；將所述標準矽片和所述待處理矽料放入反應槽內進行反應；檢測所述標準矽片的反應狀態參數；根據所述標準矽片的反應狀態參數調整所述待處理矽料的反應進程。

Description

矽料處理方法及其裝置

本發明主張在2022年12月26日在中國提交的中國專利申請No.202211686475.1的優先權，其全部內容通過引用包含於此。

本發明實施例關於半導體技術領域，尤其關於一種矽料處理方法及其裝置。

多晶矽作為半導體行業單晶矽的基礎材料，具有極高的潔淨度要求，半導體生産過程中，例如拉晶過程中，可能會出現很多晶棒不合格的情况，在後續輥磨和截斷工段偶發性出現機器故障導致單晶矽發生晶裂，這時就需要對其多晶部分和晶裂的矽材料回收利用，降低原材料成本。然而晶棒運輸和多次轉運之後，會接觸到很多污染物，其主要包括多晶矽原料表面的金屬顆粒等其他有機或無機污染物，這就需要將其徹底清洗，以便再次重複利用。由於多晶矽原料的形狀通常是不規則的，因此，難以有效藉由多晶矽表面狀態判定清洗回收反應過程的進展，可能影響回收的多晶矽原料的質量。

本發明實施例提供一種矽料處理方法及其裝置，以提高回收的多晶矽原料的質量。

為解决上述問題，本發明是這樣實現的：

第一方面，本發明實施例提供了一種矽料處理方法，包括以下步驟：提供標準矽片和待處理矽料；將所述標準矽片和所述待處理矽料放入反應槽內進行反應；檢測所述標準矽片的反應狀態參數；根據所述標準矽片的反應狀態參數調整所述待處理矽料的反應進程。

在一些實施例中，所述反應狀態參數包括所述標準矽片的蝕刻厚度和所述標準矽片的表面光澤度中的至少一項。

在一些實施例中，所述反應狀態參數包括所述標準矽片的表面光澤度；所述根據所述標準矽片的反應狀態參數調整所述待處理矽料的反應進程，包括：檢測反應時間為第一預設反應時間時，所述標準矽片的表面光澤度和預設光澤度範圍的大小關係；在所述標準矽片的表面光澤度小於所述預設光澤度範圍的最小值的情况下，增加所述反應槽內反應液的濃度；在所述標準矽片的表面光澤度大於所述預設光澤度範圍的最大值的情况下，降低所述反應槽內反應液的濃度；在所述標準矽片的表面光澤度位於所述預設光澤度範圍內的情况下，結束當前反應進程。

在一些實施例中，所述反應狀態參數包括所述標準矽片的蝕刻厚度；所述根據所述標準矽片的反應狀態參數調整所述待處理矽料的反應進程，包括：檢測反應時間為第一預設反應時間時，所述標準矽片的蝕刻厚度和預設厚度範圍的大小關係；在所述標準矽片的蝕刻厚度小於所述預設厚度範圍的最小值的情况下，增加所述反應槽內反應液的濃度；在所述標準矽片的蝕刻厚度大於所述預設厚度範圍的最大值的情况下，降低所述反應槽內反應液的濃度；在所述標準矽片的蝕刻厚度位於所述預設厚度範圍內的情况下，結束當前反應進程。

在一些實施例中，根據所述標準矽片的反應狀態參數調整所述待處理矽料的反應進程，包括：在所述標準矽片的表面光澤度位於預設光澤度範圍內的情况下，確定反應進程對應的目標反應時間並結束當前反應進程；在所述目標反應時間大於第二預設反應時間的最大值的情况下，增加所述反應槽內反應液的濃度；在所述目標反應時間小於所述第二預設反應時間的最小值的情况下，降低所述反應槽內反應液的濃度。

在一些實施例中，根據所述標準矽片的反應狀態參數調整所述待處理矽料的反應進程，包括：在所述標準矽片的蝕刻厚度位於預設厚度範圍內的情况下，確定反應進程對應的目標反應時間並結束當前反應進程；在所述目標反應時間大於第二預設反應時間的最大值情况下，增加所述反應槽內反應液的濃度；在所述目標反應時間小於所述第二預設反應時間的最小值的情况下，降低所述反應槽內反應液的濃度。

第二方面，本發明實施例提供了一種矽料處理裝置，用於實現以上任一項所述的矽料處理方法，所述矽料處理裝置包括反應槽和固定組件，所述固定組件用於將所述待處理矽料和所述標準矽片移入或移出所述反應槽。

在一些實施例中，所述反應槽包括相互連通的製程槽和配片槽，所述製程槽用於容納待處理矽料，所述配片槽用於容納標準矽片。

在一些實施例中，所述製程槽的數量為多個，且多個所述製程槽依次排列，多個所述製程槽分別對應不同的反應流程；所述固定組件包括導軌和機械臂，所述導軌沿多個所述製程槽的排列方向延伸，所述機械臂可滑動的設置於所述導軌上，所述機械臂用於帶動所述待處理矽料和所述標準矽片移動至相應的反應槽。

在一些實施例中，所述機械臂上設置有料籃和矽片夾具，所述料籃用於容納所述待處理矽料，所述矽片夾具用於固定所述標準矽片。

本發明實施例通過根據標準矽片的反應狀態參數控制矽料的反應進程，能夠提高對於矽料的反應進程控制的精確程度，提高控制效果。

1:製程槽

2:配片槽

11:浸濕槽

12:蝕刻槽

13:清洗槽

4:料籃

5:待處理矽料

6:支撐架

7:標準矽片

8:機械臂

9:導軌

201~204:步驟

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對本發明實施例描述中所需要使用的圖式作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的圖式僅僅是本發明的一些實施例，對於本發明所屬技術領域中具有通常知識者來講，在不付出進步性的勞動性的前提下，還可以根據這些圖式獲得其他的圖式。

圖1A是本發明實施例提供的矽料處理裝置的結構圖；圖1B是本發明實施例提供的矽料處理裝置的另外一結構圖；圖2是本發明實施例提供的矽料處理方法的流程圖。

下面將結合本發明實施例中的圖式，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本發明所屬技術領域中具有通常知識者在沒有作出進步性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

本發明實施例中的術語“第一”、“第二”等是用於區別類似的對象，而不必用於描述特定的順序或先後次序。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在於覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、産品或設備不必限於清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對於這些過程、方法、産品或設備固有的其它步驟或單元。此外，本發明中使用“和/或”表示所連接對象的至少其中之一，例如A和/或B和/或C，表示包含單獨A，單獨B，單獨C，以及A和B都存在，B和C都存在，A和C都存在，以及A、B和C都存在的7種情况。

本發明實施例提供了一種矽料處理裝置。

如圖1A和圖1B所示，在一個實施例中，矽料處理裝置包括反應槽和固定組件，固定組件用於將待處理矽料5和標準矽片7移入或移出反應槽。這裡，反應槽可以用於對矽料進行蝕刻、清洗等不同的流程。

在一些實施例中，反應槽包括相互連通的製程槽1和配片槽2，每一配片槽2與相應的製程槽1相連通，不同的製程槽1之間相互獨立，不同的配片槽2之間也相互獨立，從而保證製程槽1和相應的配片槽2中液體成分的一致性。製程槽1用於容納待處理矽料5，配片槽2用於容納標準矽片7。在一個實施例中，配片槽2設置於反應槽的側向，配片槽2的側壁為透明材料，這樣，能夠便於觀察標準矽片7的狀態。

請繼續參閱圖1，在一些實施例中，製程槽1的數量為多個，且多個製程槽1依次排列，多個製程槽1分別對應不同的反應流程，示例性的，可以依次對應浸濕、蝕刻、蝕刻後清洗等步驟，相應的，本實施例中設置了浸濕槽11、蝕刻槽12和清洗槽13共計三個反應槽。

固定組件包括導軌9、支撐架6和機械臂8，導軌9沿多個製程槽1的排列方向延伸，機械臂8可滑動的設置於導軌9上，機械臂8用於帶動待處理矽料5和標準矽片7移動至相應的反應槽。具體的，機械臂8上設置有支撐架6，支撐架6上固定有料籃4和矽片夾具，料籃4用於容納待處理矽料5，矽片夾具用於固定標準矽片7。這樣，能夠通過固定組件帶動待處理矽料5和標準矽片7依次移動至各反應槽內進行相應的製程步驟。

可以理解的是，本實施例的矽料處理裝置能夠應用於本發明實施例中的矽料處理方法，但是，該矽料處理方法並不一定依賴該矽料處理裝置實現，實施時，可以適應性調整矽料處理裝置的結構。

如圖2所示，本發明實施例提供了一種矽料處理方法。

包括以下步驟：

步驟201：提供標準矽片和待處理矽料。

本實施例中，標準矽片為按照一定標準製作的矽片，例如，可以是具有一定的表面光澤度的矽片，也可以是具有一定厚度的矽片，在一些實施例中，還可以對矽片的尺寸等參數做出限制等。待處理的矽料則指的是需要進行回收處理的矽料。

步驟202：將所述標準矽片和所述待處理矽料放入反應槽內進行反應。

接下來，將標準矽片和待處理矽料放入反應槽內進行反應，本實施例中，由於反應槽內的環境是相同，即標準矽片和待處理矽料反應條件是相同的。

以對待處理矽料進行蝕刻的製程步驟做示例性說明，此時，反應槽內的反應液為硝酸和氫氟酸的混合溶液，當將標準矽片和待處理矽料放入反應槽內時，能夠對標準矽片和待處理矽料同時以相同的條件進行蝕刻。

步驟203：檢測所述標準矽片的反應狀態參數。

接下來，檢測標準矽片的反應狀態參數，在其中一些實施例中，反應狀態參數包括標準矽片的蝕刻厚度和標準矽片的表面光澤度中的至少一項。本實施例中，可以藉由工作人員目視觀察或利用圖案感測器等方式檢測待測矽片的反應狀態參數。

需要理解的是，隨著蝕刻進程的進行，標準矽片的厚度會逐漸降低，同時，其表面損傷層等也會被逐漸蝕刻掉，也就是說，標準矽片的表面光澤度會逐漸提高，因此，本實施例中可以藉由標準矽片的蝕刻厚度和標準矽片的表面光澤度確定蝕刻製程的進程。

步驟204：根據所述標準矽片的反應狀態參數調整所述待處理矽料的反應進程(反應流程、反應過程)。

通過標準矽片的反應狀態參數，能夠確定反應的進展狀態，相應的，根據標準矽片的反應狀態參數調整反應進程，能夠確保對於待處理矽料達到所需的反應狀態，既能夠保證回收的矽料的質量，也能夠避免浪費反應液。這樣，本發明實施例藉由根據標準矽片的反應狀態參數控制矽料的反應進程，能夠提高對於矽料的反應進程控制的精確程度，提高控制效果。

在一些實施例中，反應狀態參數包括標準矽片的表面光澤度，步驟204包括：檢測反應時間為第一預設反應時間時，所述標準矽片的表面光澤度和預設光澤度範圍的大小關係；在所述標準矽片的表面光澤度小於所述預設光澤度範圍的最小值的情况下，增加所述反應槽內反應液的濃度；在所述標準矽片的表面光澤度大於所述預設光澤度範圍的最大值的情况下，降低所述反應槽內反應液的濃度；在所述標準矽片的表面光澤度位於所述預設光澤度範圍內的情况下，結束當前反應進程。

在其中一個實施例中，可以根據標準矽片的狀態確定反應液的狀態，並及時對反應液進行調整。

具體的，本實施例中，設定反應時間為第一預設時間，當反應達到了第一預設時間時，檢測標準矽片的表面光澤度。

需要理解的是，對於已知的標準矽片來說，其初始表面光澤度是已知的，在獲知了當前的表面光澤度之後，能夠確定標準矽片的表面光澤度的變化，從而能夠確定反應進程。實施時，可以藉由預先進行試驗等方式確定標準矽片的表面光澤度變化量與反應進程的對應關係，這樣，在獲知了標準矽片當前的表面光澤度之後，能夠確定反應進程。

示例性地，可以設定預設光澤度範圍，如果標準矽片當前的表面光澤度位於該範圍內，則說明蝕刻進程位於期望的範圍，此時，結束反應進程，即可獲得滿足要求的待處理矽料。

可以理解的是，如果標準矽片的表面光澤度大於預設光澤度範圍的最大值，則說明標準矽片進行了過度蝕刻，此時，可以適當降低蝕刻液的濃度，同時，結束反應進程，並進行下一次蝕刻，能夠確保後續步驟中的待處理矽料能夠的反應進程位於合理範圍。

如果標準矽片的表面光澤度小於預設光澤度範圍的最小值，則說明標準矽片蝕刻不足，此時，可以適當增加蝕刻液的濃度，同時，還可以對待處理矽片進行進一步的蝕刻，並在一定時間後再次檢測標準矽片的表面光澤度，直至標準矽片的表面光澤度位於預設光澤度範圍內，以確保獲得的矽料滿足要求。

與上述過程類似，本實施例中則是根據標準矽片的蝕刻厚度確定待處理矽料的反應狀態，顯然，如果標準矽片的蝕刻厚度大於預設厚度範圍的最大值，則說明進行了過度蝕刻，如果標準矽片的蝕刻厚度小於預設厚度範圍的最小值，則說明蝕刻不足，如果標準矽片的蝕刻厚度位於預設厚度範圍的之內，則認為蝕刻進程處於合理範圍內，相應的，可以調整反應液濃度或調整反應進程的進行。

在其中一些實施例中，還可以同時根據蝕刻厚度和表面光澤度確定蝕刻狀態，示例性的，可以設定預設厚度範圍為H1至H2，預設光澤度範圍為G1至G2，實施時，當標準矽片的厚度h滿足H1

h

H2，其表面光澤度g滿足G1

g

G2，則認為反應進程處於正常狀態，此時，結束反應，如果上述兩個條件中的任一者不滿足，則適應性調整反應液濃度。這樣，通過同時限定蝕刻厚度和表面光澤度，能夠提高對於反應進程的控制精度。

在其他一些實施例中，可以適當調整上述範圍，示例性地，例如令H1=6.5微米、6.7微米、6.8微米、7.1微米等不同數值；令H2=7.6微米、7.7微米、7.9微米、8微米等不同數值；令G1=68光澤度(gloss unit，GU)、69 GU、71 GU、72 GU等不同數值；令G2=74 GU、76 GU、77 GU、80 GU等不同數值。

在一個示例性的實施例中，H1=7微米，H2=7.8微米，G1=70 GU，G2=75 GU，將預設厚度範圍和預設光澤度範圍控制在上述範圍，能夠有效提高對於反應進程的控制精度，即確保對於矽料的處理效果，也能夠避免浪費反應液。

這樣，本實施例的技術方案能夠有效降低矽料表面金屬含量，提高矽料質量。

在另外一些實施例中，還可以根據反應狀態參數調整反應時間。

需要理解的是，本實施例中，在標準矽片的表面光澤度位於預設光澤度範圍內的情况下，如果其對應的目標反應時間過長，則說明蝕刻速度較慢，此時，需要適當增加反應液濃度，如果目標反應時間過短，則說明蝕刻速度過快，此時，需要降低反應液濃度，以降低蝕刻速度。

與上述過程類似的，本實施例中則是根據蝕刻厚度確定蝕刻速度，並相應的調整反應液濃度。

在另外一些實施例中，還可以同時根據蝕刻厚度和表面光澤度調整反應液濃度，其原理可以參考上述實施例，此處不再贅述。

以上所述是本發明實施例的較佳實施方式，應當指出，對於本發明所述技術領域中具有通常知識者來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以作出多種改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。

201~204:步驟

Claims

一種矽料處理方法，其包括以下步驟：提供標準矽片和待處理矽料；將所述標準矽片和所述待處理矽料放入反應槽內進行反應；檢測所述標準矽片的狀態參數；以及根據所述標準矽片的反應狀態參數調整所述待處理矽料的反應進程；其中，所述反應狀態參數包括所述標準矽片的表面光澤度；其中，所述根據所述標準矽片的反應狀態參數調整所述待處理矽料的反應進程，包括：檢測反應時間為第一預設反應時間時，所述標準矽片的表面光澤度和預設光澤度範圍的大小關係；在所述標準矽片的表面光澤度小於所述預設光澤度範圍的最小值的情况下，增加所述反應槽內反應液的濃度；在所述標準矽片的表面光澤度大於所述預設光澤度範圍的最大值的情况下，降低所述反應槽內反應液的濃度；在所述標準矽片的表面光澤度位於所述預設光澤度範圍內的情况下，結束當前反應進程。
如請求項1所述的矽料處理方法，其中，所述反應狀態參數還包括所述標準矽片的蝕刻厚度。
如請求項2所述的矽料處理方法，其中，所述反應狀態參數包括所述標準矽片的蝕刻厚度；所述根據所述標準矽片的反應狀態參數調整所述待處理矽料的反應進程，包括：檢測反應時間為第一預設反應時間時，所述標準矽片的蝕刻厚度和預設厚度範圍的大小關係；在所述標準矽片的蝕刻厚度小於所述預設厚度範圍的最小值的情况下，增加所述反應槽內反應液的濃度；在所述標準矽片的蝕刻厚度大於所述預設厚度範圍的最大值的情况下，降低所述反應槽內反應液的濃度；在所述標準矽片的蝕刻厚度位於所述預設厚度範圍內的情况下，結束當前反應進程。
如請求項1所述的矽料處理方法，其中，根據所述標準矽片的反應狀態參數調整所述待處理矽料的反應進程，包括：在所述標準矽片的表面光澤度位於預設光澤度範圍內的情况下，確定反應進程對應的目標反應時間並結束當前反應進程；在所述目標反應時間大於第二預設反應時間的最大值的情况下，增加所述反應槽內反應液的濃度；在所述目標反應時間小於所述第二預設反應時間的最小值的情况下，降低所述反應槽內反應液的濃度。
如請求項2或請求項4所述的矽料處理方法，其中，根據所述標準矽片的反應狀態參數調整所述待處理矽料的反應進程，包括：在所述標準矽片的蝕刻厚度位於預設厚度範圍內的情况下，確定反應進程對應的目標反應時間並結束當前反應進程；在所述目標反應時間大於第二預設反應時間的最大值情况下，增加所述反應槽內反應液的濃度；在所述目標反應時間小於所述第二預設反應時間的最小值的情况下，降低所述反應槽內反應液的濃度。
一種矽料處理裝置，其用於實現請求項1至請求項5中任一項所述的矽料處理方法，所述矽料處理裝置包括反應槽和固定組件，所述固定組件用於將所述待處理矽料和所述標準矽片移入或移出所述反應槽；其中，所述反應槽包括相互連通的製程槽和配片槽，所述製程槽用於容納待處理矽料，所述配片槽用於容納標準矽片。
如請求項6所述的矽料處理裝置，其中，所述製程槽的數量為多個，且多個所述製程槽依次排列，多個所述製程槽分別對應不同的反應流程；所述固定組件包括導軌和機械臂，所述導軌沿多個所述製程槽的排列方向延伸，所述機械臂可滑動的設置於所述導軌上，所述機械臂用於帶動所述待處理矽料和所述標準矽片移動至相應的反應槽。
如請求項7所述的矽料處理裝置，其中，所述機械臂上設置有料籃和矽片夾具，所述料籃用於容納所述待處理矽料，所述矽片夾具用於固定所述標準矽片。