CN101981664A - 蚀刻硅晶片边缘的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明主要涉及硅晶片的制造，更特别地涉及用于蚀刻硅晶片边缘的边缘蚀刻装置和方法。

Description

蚀刻硅晶片边缘的方法
技术领域
本发明主要涉及硅晶片的制造，更特别地是涉及蚀刻硅晶片边缘的装置和方法。
背景技术
半导体晶片一般是由单晶锭(例如硅锭)制备的，所述单晶锭被修整和研磨成具有一个或多个用于晶片在后续程序中的合适定向的平面或凹口。然后将所述晶锭切成单个晶片。对所述单个晶片进行若干处理操作以减小晶片的厚度、去除由切片和/或其它处理操作造成的损坏以及形成至少一个高度反射的表面(例如在晶片的前表面上)。
用于高级应用的半导体晶片除了具有至少一个高度反射的表面之外优选地具有平滑的、没有损坏的以及抛光的边缘。受到损坏的边缘在晶片热处理期间可能造成边缘滑移。此外，粗糙的或有凹痕的边缘可能将后来在湿法清洗浴槽中可以释放的颗粒限制住。这些释放的颗粒然后可能迁移到晶片表面上，这是不希望发生的。此外，在一些应用中将各种涂膜沉积到晶片表面上，其可能沉积在晶片的边缘上。如果所述边缘不是足够的平滑，则边缘上残留的涂膜沉积物可能剥落。剥落下来的薄片会与晶片的所述表面接触，从而造成表面缺陷。传统的硅晶片处理一般包括边缘处理操作(例如抛光或蚀刻)以提供足够平滑的边缘。
在边缘处理之前，一般要对硅晶片进行磨光或研磨操作以提供所需的平面度，接着进行蚀刻操作(酸蚀或碱蚀)以做出具有所需表面粗糙度的晶片。在平整和蚀刻操作之后，一般对所述晶片进行双侧抛光操作以提供平滑的前后晶片表面。
在边缘抛光操作中，包括任何定向凹口或平面的晶片边缘一般通过在压靠晶片边缘的抛光垫或其它表面上施加硅石来进行抛光。一般地，这些抛光操作是在单独的工位上执行的，包括从处理盒中取出干的晶片、将晶片上的凹口对齐、对晶片上的凹口进行抛光、对晶片的边缘进行抛光、擦洗和/或清洁晶片、旋转干燥晶片，然后将干的晶片放回到处理盒，所述晶片在所述处理盒中可以被移到下一个工位。虽然已经证明边缘抛光是有效的，但是这种操作增加了处理时间和成本。
边缘蚀刻操作一般包括将蚀刻剂引到硅晶片的边缘，一般是引到表面的从外周边缘延伸到晶片表面的平面部分的那部分上。通过采取各种方法来防止蚀刻剂与晶片表面的平面部分的明显接触。这些方法包括将晶片支撑在卡盘上并且将蚀刻剂引到晶片表面的所述边缘上。但是，在这些类型的方法中，在晶片凹口的轮廓之内蚀刻晶片的外周边缘是困难的。各种其它的方法包括将晶片堆放在一起，通常在相邻的晶片之间包括衬垫，将蚀刻剂引到晶片的露出的边缘部分上。这些类型的边缘蚀刻操作的一个缺点是在蚀刻之后很难将这些晶片分开。
目前在研磨技术中的进步提供了具有改进的纳米拓扑结构(nanotopology)的更平整的晶片，研磨表面深度已经变得更均匀和更浅。此外，目前的双侧抛光操作提供了将晶片两侧上的少量表面下的损坏移除的优点。事实上，由双侧抛光导致的增加的原料移除可能给边缘处理(例如抛光)操作增加负担。
因此，对于晶片边缘处理方法还存在一种需要，即，解决当前边缘处理操作的缺点，并适合于用在使用目前晶片处理(例如研磨和/或双侧抛光)的各个方面中的新技术的晶片处理操作中。
发明内容
因此，简言之，本发明主要涉及一种处理(例如蚀刻)硅晶片边缘的方法。
特别地，本发明针对用于从硅晶片的表面去除硅的方法。所述晶片包括中心轴线、与所述中心轴线总体垂直的前表面和后表面、从所述中心轴线延伸到沿所述晶片的外周边缘的一点的半径R、沿着所述晶片的外周边缘离所述中心轴线最近的点、以及所述晶片的前后表面的边缘部。所述边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到在所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的、距离所述最近的外周边缘点不超过大约15mm的点。该方法包括：使蚀刻剂接触(i)所述晶片的外周边缘，(ii)所述晶片的前表面的边缘部，和(iii)所述晶片的后表面的边缘部。
在各个实施方式中，晶片与蚀刻剂的接触发生在将晶片的平面度减小大约50％以上之前。
在其它实施方式中，在使晶片与蚀刻剂接触之前，所述晶片具有至少大约20微米的总厚度变化。
在各个其它实施方式中，该方法还包括将边缘蚀刻后的晶片的总厚度变化减小到小于大约3微米。
在另外的实施方式中，前后表面的边缘部从所述最近的外周边缘点和在所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的、距离所述最近的外周边缘点大约1mm到大约15mm的点延伸。
在另外的实施方式中，该方法还包括将边缘蚀刻后的晶片的平面度减小至少约50％；使边缘蚀刻后的晶片的外周边缘、前表面和后表面与包含氢氧离子源的水溶液形式的碱性蚀刻剂接触；对蚀刻后的晶片的前表面和后表面进行抛光；对蚀刻后的晶片的外周边缘进行抛光。
本发明还针对一种硅晶片，其包括中心轴线、与所述中心轴线总体垂直的前表面和后表面、从所述中心轴线延伸到沿外周边缘的一点的半径R、沿着外周边缘离所述中心轴线最近的点、所述晶片的前后表面的边缘部，以及所述晶片的前后表面的中心部，其中所述边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到在所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的、距离所述最近的外周边缘点不超过大约15mm的点，所述中心部从所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的点和所述中心轴线延伸。所述晶片的前后表面具有至少20微米的总厚度变化。所述晶片的前后表面的中心部具有至少大约0.3μm Ra的表面粗糙度。所述晶片的前后表面的边缘部具有小于大约0.3μm Ra的表面粗糙度。
在本发明的另一个方面中，一种硅晶片包括中心轴线、与所述中心轴线总体垂直的前表面和后表面、从所述中心轴线延伸到沿外周边缘的一点的半径R、沿着外周边缘离所述中心轴线最近的点、所述晶片的前后表面的边缘部，以及所述晶片的前后表面的中心部，所述边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到在所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的点，所述中心部从所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的点和所述中心轴线延伸。所述晶片的前后表面具有至少20微米的总厚度变化。所述晶片的前后表面的中心部具有至少大约0.3μm Ra的表面粗糙度。所述晶片的前后表面的边缘部具有小于大约0.2μm Ra的表面粗糙度。
本发明还针对一种边缘蚀刻装置，其包括壳体和多个设置在所述壳体内的滚子。每个滚子包括中心轴线和多个环形凹槽，所述环形凹槽与每个相邻滚子的环形凹槽基本平行对准。
附图说明
图1和2是图示传统晶片处理中的处理步骤的框图；
图3是图示本发明的一个实施方式的晶片处理方法中的处理步骤的框图；
图4是可以由本发明的方法处理的晶片的透视图；
图5是图4的晶片的局部透视图，其中切掉了晶片的一部分；
图6是根据本发明的一个实施方式的边缘蚀刻装置的侧视图；
图7是图6的边缘蚀刻装置的顶视图，其中图示的装置没有晶片；
图8是图6的边缘蚀刻装置的顶视图，其中图示的装置内装载有晶片；
图9是图6的边缘蚀刻装置的侧视图，其中图示的装置具有处于打开位置的盖；
图10示意性地图示了边缘蚀刻之前和边缘蚀刻之后的硅晶片的表面和厚度；
图11是本发明的一个实施方式的滚子的侧视图；
图12是图示了图11的滚子的凹槽的放大侧视图；
图13是可以由本发明的方法处理的晶片边缘的放大侧视图；
图14是图示了晶片与图12的凹槽接合的放大侧视图；
图15是图示了晶片与根据本发明的第二实施方式的凹槽接合的放大侧视图；
图16是图示了晶片与根据本发明的第三实施方式的凹槽接合的放大侧视图；
图17是图11的滚子的端视图；
图18是本发明的第二实施方式的滚子的侧视图；以及
图19是图18的滚子的端视图。
所有附图中相应的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
本发明提供了一种利用酸性或碱性蚀刻剂处理硅晶片边缘部的方法。根据本发明，对晶片的边缘进行蚀刻以去除由之前的处理(例如边缘研磨)造成的晶片损坏。特别地，本发明的方法包括在对晶片的平面度进行任何显著减小之前对晶片的边缘进行处理。例如，在本发明的各个实施方式中，边缘蚀刻操作是在磨光或研磨操作之前(例如在将晶片的平面度减小通过GBIR方法测量的至少约50％之前)实施。
在一个实施方式中，处理晶片的边缘部包括使晶片的前和/或后表面的一部分与碱性蚀刻剂接触，在另一个实施方式中，与酸性蚀刻剂接触。应该指出的是，碱性或酸性蚀刻剂的使用可能恶化晶片边缘以及与所述蚀刻剂接触的晶片表面的任何其它部分的平面度。但是，边缘蚀刻操作的这种潜在的负面影响可以通过在晶片的平面度处理之前实施边缘蚀刻操作来解决，晶片的平面度处理适合于解决由边缘蚀刻造成的任何晶片平面度恶化(例如双侧抛光)。
图1描绘了传统的晶片处理流程。如图所示，对晶片表面进行蚀刻(酸蚀或碱蚀)以去除在晶片成形操作(例如晶片磨光和/或研磨操作)期间对晶片造成的机械损坏，并去除在边缘研磨操作期间对晶片造成的边缘损坏。不论具体的蚀刻操作如何，蚀刻后的晶片一般都要进行边缘抛光操作，随后进行双侧抛光操作。正如所指出的，双侧抛光操作一般不会处理晶片表面的边缘。图2描绘了传统晶片处理流程的另外一个实例，其中通过双侧研磨操作、碱性蚀刻、随后的边缘抛光来对晶片进行处理。
图3描绘了根据本发明的晶片处理流程的一个实施方式。如图所示，在双侧研磨平面度处理之前对晶片进行边缘蚀刻。正如所指出的，由边缘蚀刻造成的晶片表面损坏通过后续的晶片处理来解决。此外，根据本发明的实施方式的边缘蚀刻相对于以前的边缘处理方法(包括图2中示出的边缘抛光)具有优势。即，正如先前指出的，传统的边缘抛光操作一般需要多步骤的晶片处理，这增加了晶片处理时间和成本，而本发明的实施方式的边缘蚀刻处理比这些传统的边缘抛光操作更简单更经济。例如，所述边缘蚀刻方法的设备和材料成本总体上低于与传统的多步骤边缘抛光操作相关的设备和材料成本。
此外，本发明的方法避免了额外的材料成本，因为整个晶片表面不与蚀刻剂接触。另外，正如本文在别处所指出的，本方法避免了与各种传统的边缘蚀刻操作相关的在边缘蚀刻完成时对堆叠的晶片进行的分离，而这种分离通常是困难的和/或耗时的。这里所披露的边缘蚀刻方法还可以减少边缘抛光次数，从而增加了处理加工的产量。
一般地，通过将晶片的边缘部浸入蚀刻剂而使要通过本方法进行处理的硅晶片表面的边缘部与所述蚀刻剂接触。在各个实施方式中，使晶片转动以通过将边缘部浸入含有所述蚀刻剂的浴槽中来持续地接触晶片的所述边缘部。例如，通过使晶片围绕基本平行于蚀刻剂或含有所述蚀刻剂的浴槽的顶面的轴线(例如围绕基本平行于蚀刻剂或浴槽的轴线或者围绕关于蚀刻剂或浴槽的顶面倾斜0°-89°的角的轴线)转动可以使边缘部与蚀刻剂接触。例如，晶片一般围绕关于蚀刻剂的顶面大约0°到大约60°、大约0°到大约40°、大约0°到大约20°、或大约0°到大约10°的角度取向的轴线转动。
I.开始材料
本发明的实施方式的过程一般使用已经从单晶硅锭切片的并被进一步处理的(例如使用传统的研磨装置来成形和/或斜切晶片的外周边缘)硅晶片作为开始材料。这种处理减小了进一步处理期间晶片损坏的风险，减小了由切片过程造成的非均匀损坏并且粗略地提高了总体平面度和平行度以及前后表面的平面度。可以使用对于本领域技术人员已知的任何装置将晶片从硅锭上切下，例如内径切片装置或线锯切片装置。晶片切片和研磨处理对于本领域技术人员来说是众所周知的。
不管在先处理的确切组合如何，硅晶片开始材料都可以具有适合于目标半导体应用的任何传导类型、电阻率、直径、晶体取向和目标厚度。例如，晶片直径一般至少大约100mm，可以是大约150mm、大约200mm、大约300mm、大约450mm或者更大，晶片的厚度可以是大约475μm到大约900μm或者更大，其中厚度一般随着直径增加而增大。换言之，晶片的半径可以是至少大约25mm或至少大约50mm，甚至可以是大约75mm、大约100mm、大约150mm、大约225mm或者更大。晶片可以具有任何晶体取向，包括例如<100>、<110>和<111>晶体取向。
II.边缘蚀刻
一般来说，本发明的实施方式的方法包括通过从硅晶片的外周边缘和边缘部上去除硅来处理晶片的外周边缘和边缘部以提供平滑的边缘表面。一般地，沿着晶片的外周边缘的离中心轴线最近的点由一凹口限定。正如这里所使用的，术语“凹口深度”指的是一定向凹口沿着半径朝向中心轴线所延伸到的那个点。根据这些实施方式，与蚀刻剂接触的晶片的边缘部由晶片的外周边缘和所述凹口深度与中心轴线之间的一点(例如距离外周边缘不大于约15mm的点，距离外周边缘在大约1mm和大约15mm之间的点，或者距离与中心轴线最近的外周边缘点在任何上述限定之内的点)限定。
现参见图4，由本发明的方法处理的硅晶片一般包括中心轴线X、基本与所述中心轴线垂直的前表面3和后表面5、以及从所述中心轴线延伸到所述晶片的外周边缘上的一点的半径(R)。所述晶片还包括外周边缘7和边缘部11。所述边缘部11从距离边缘7最近的外周边缘点13延伸到比外周边缘点13更靠近所述中心轴线的第二点15。这些点可以围绕晶片延伸以形成圆，在图4中描绘成虚线圆。
要被处理的晶片一般在晶片1的外周边缘7上还包括一个或多个平面或定向凹口9。外周边缘可以包括多个平面，但是一般包括一个沿着晶片1的外周边缘离所述中心轴线X最近的点。与蚀刻剂接触的晶片表面的边缘部11与从沿着所述外周边缘离所述中心轴线最近的所述点延伸到在最近的外周边缘点与中心轴线之间的点的晶片表面的一部分相对应。一般地，所述边缘部由距离所述最近外周边缘点不大于约15mm的点限定。在各个实施方式中，所述边缘部由距离所述最近外周边缘点不大于约12mm、不大于约10mm、不大于约8mm或者不大于约6mm的点(例如距离所述最近外周边缘点不大于约5mm、不大于约4mm、不大于约3mm、不大于约2mm或者不大于约1mm的点)限定。与蚀刻剂接触的所述边缘部一般包括晶片的外周边缘和晶片的前表面和后表面的一部分。
在这些以及各个其它的实施方式中，晶片表面的边缘部由距离所述最近外周边缘点大约1mm到大约15mm之间、距离所述最近外周边缘点大约1mm到大约12mm之间、或者距离所述外周边缘点大约1mm到大约10mm之间的点限定。典型地，所述边缘部由距离所述最近外周边缘点大约1mm到大约8mm之间、更典型地距离所述最近外周边缘点大约1mm到大约6mm之间、更典型地距离所述最近外周边缘点大约1mm到大约5mm之间(例如距离所述最近外周边缘点大约1mm到大约4mm之间、大约1mm到大约3mm之间、或者大约1mm到大约2mm之间)的点限定。
如图5中所示，所述晶片的所述边缘7包括两个斜面7a以及在这些斜面中间的顶7b。
正如所指出的，晶片表面的边缘部与蚀刻剂的接触包括晶片的外周边缘和前和/或后表面的一部分的接触。但是，基本上避免了晶片表面的大部分的接触(例如晶片的整个浸没)以将蚀刻剂的不必要的消耗降到最少。在这方面上，要指出的是前表面和后表面与蚀刻剂接触的径向距离基本上类似，但是可以基于处理条件和装置的限制进行改变。
本发明的实施方式的处理过程一般是通过将一个或多个晶片的边缘部浸入蚀刻剂浴槽或蚀刻剂池来实施的。在本发明的范围内也可设想其它的处理过程。一般地，一个或多个晶片定位成使得晶片的转动将所述晶片浸入在蚀刻剂池或浴槽中。正如先前指出的，传统的边缘抛光一般需要多步骤操作。本发明的实施方式的处理是单步骤操作并且可以容易地并入到整个的硅晶片处理操作中，包括，例如并入到晶片成形操作(例如边缘研磨)与晶片表面的碱性蚀刻之间，如图3中所示。进一步要指出的是本处理过程在处理效率方面提供了更进一步的好处，因为其可以进行多个晶片的同时处理。更特别的是，该处理过程可以容易地适于至少2个、至少4个、至少5个、至少6个、至少8个、至少10个或者更多晶片的边缘部的处理。例如，该处理过程可以适于至少10个晶片、至少20个晶片、至少30个晶片、至少40个晶片或者至少50个晶片的处理。
在一个实施方式中，立即继续或紧跟着边缘蚀刻，晶片经历轻度碱性蚀刻。轻度碱性蚀刻减轻了晶片上的应力并且有助于避免由边缘蚀刻造成的任何弯曲或翘曲。轻度蚀刻可以从晶片的表面上去除大约0.5μm到大约2μm，更典型地大约0.8μm到大约1.2μm的材料。在另一个实施方式中，在边缘蚀刻之后晶片经历双侧研磨以降低晶片平面度。
III.边缘蚀刻装置
图6-9图示了适合于用在本发明的方法中的边缘蚀刻装置或蚀刻机20的一个实施方式。如图6中所示，边缘蚀刻机20一般包括壳体25。在壳体25之内是可以支撑若干晶片45的滚子35。可以理解的是滚子35可以以除图6中示出的布置之外的各种其它布置来安放。例如，所述蚀刻机20可以包括比图6中绘出的滚子更多或更少的滚子35。此外，所述蚀刻机可以包括一个围绕晶片45的外边缘的连续的滚子区域(例如在图6中示出的滚子35的区域之间延伸的滚子)。驱动机构(未示出)驱动滚子35的转动。所述驱动机构可以包括齿轮，所述齿轮转动以驱动边缘蚀刻装置的每个滚子。所述齿轮可以由例如电机驱动。
所述装置20还可以包括在所述壳体25内的顶部滚子46。所述顶部滚子46帮助晶片45更精确地围绕其轴线转动。为了本发明的目的，“顶部滚子”包括定位成在晶片圆周的最上部180度上的一点处接合晶片的滚子。所述顶部滚子46可以相对于所述壳体25可调节地上下移动，从而所述顶部滚子“浮动”在晶片45上方。可以将重块连接到顶部滚子46以有助于这些滚子接合并紧固晶片45。顶部滚子46可以连接到盖60，所述盖60可以根据需要在加载和卸载晶片时打开和关闭。
图7是其中没有加载晶片的蚀刻装置20的顶视图。此外，为了说明的目的，图示出的所述蚀刻装置20没有盖和顶部滚子。如图所示，每个滚子35包括基本与相邻滚子35的凹槽对齐的凹槽40。这样，滚子可以紧固基本平行对齐的多个晶片。所述壳体25可以包括开口50。可以在所述开口50内形成阀(未示出)以调节进出所述壳体25的蚀刻剂流量。图8是包括由图7中示出的滚子/凹槽装置紧固的多个晶片45的蚀刻装置20的顶视图。图9是所述装置20的侧视图，图示出了所述装置具有打开的盖60。顶部滚子46由适当的装置连接到所述盖60。
在传统的装置中，在蚀刻之后必须从晶片堆分离每个晶片。该过程是劳动强度大的、困难的并且耗时的。图6-9所描绘的蚀刻装置20的使用省去了该分离步骤。
在本发明的方法的一个实施方式中，将晶片添加到所述边缘蚀刻装置20以便将这些晶片夹在滚子35的凹槽40之间。将所述盖60关闭以将这些晶片45安放在顶部滚子46的凹槽中。为了晶片45与蚀刻剂的接触，可以将所述边缘蚀刻装置20浸入蚀刻剂池(未示出)中以使蚀刻剂通过图7中示出的开口50进入所述蚀刻装置。可选地，可以将蚀刻剂通过第二开口(未示出)直接引入所述壳体25。将所述开口50内的所述阀关闭以使蚀刻剂液面升高直到蚀刻剂接触晶片45的边缘(图6)。最终的蚀刻剂液面由虚线52表示。
蚀刻装置中蚀刻剂存储槽的深度由蚀刻剂池中的蚀刻剂的量、将蚀刻机浸入到所述池中的深度和/或直接添加到所述壳体25中的蚀刻剂的量确定。所述装置20还可以包括溢流孔(或“槽缝”或“堰”)(未示出)，溢流孔的最低点限定了装置中蚀刻剂的深度。在一个实施方式中，可以将从溢流孔出来的蚀刻剂返回到所述装置20。
蚀刻剂在边缘蚀刻装置20中的深度大致对应于沿着晶片半径相距外周边缘的距离，在所述距离上晶片与蚀刻剂接触。
一旦将蚀刻机浸入到蚀刻剂中，中心齿轮(未示出)就驱动滚子35以使晶片转动并将晶片浸入到蚀刻剂池或浴槽中。
蚀刻之后，可以将所述装置20从蚀刻剂池移出。在蚀刻剂直接添加到所述壳体25中的实施方式中，可以打开开口50中的所述阀以使蚀刻剂从壳体出来或者从壳体排出。将所述盖60打开，可以将晶片45从蚀刻装置20移出。
图11描绘了可以用在图6-9中的边缘蚀刻装置中的滚子305，所述滚子305还可以用在各种其它的实施方式中。图11中示出的滚子305包括中心轴线X并且包括围绕所述轴线X的多个环形凹槽310。如图11中所示，每个滚子305包括端部315。在图17中图示出了端部315的侧视图。
图12示出了图11中示出的滚子305的环形凹槽310。所述环形凹槽310由第一环形边缘311和第二环形边缘312限定。两边缘311，312径向向内朝向滚子的中心轴线延伸。正如从图12可以看出的，因为第一和第二环形边缘311，312径向向内延伸，所以第一环形边缘和第二环形边缘在轴向上朝向彼此延伸。第一环形边缘311具有径向上最内部的点317，第二环形边缘312也包括径向上最内部的点319。
图13图示了根据本发明的一个实施方式的晶片45的边缘。所图示出的晶片边缘在本领域中称做“T形”，但是在不脱离本发明的范围的前提下可以使用其它的轮廓形状，包括例如“R形”轮廓。所述边缘45包括上斜面72和下斜面74。在斜面72、74之间是顶75。顶75限定了宽度W。
在一个实施方式中，所述凹槽310的径向上最内部的点317与径向上最内部的点319之间的距离小于所述凹槽制成一定的尺寸和形状以用来容纳的所述晶片的顶宽W。如图14中所示，这种布置使得晶片45能够夹在凹槽的锥形内，使晶片45能够更精确地围绕其轴线转动。更精确的转动导致围绕晶片45的圆周的更平滑的蚀刻。
在另一个实施方式中，第一边缘311的径向上最内部的点317与第二边缘312的径向上最内部的点319之间的距离小于晶片的平均厚度。
在一个实施方式中，第一边缘311的径向上最内部的点317与第二边缘312的径向上最内部的点319之间的距离小于200μm。在另一个实施方式中，该距离小于大约100μm，在其它的实施方式中，该距离从大约50μm到大约200μm或者从大约50μm到大约100μm。
如图12中所示，在第一边缘311的径向上最内部的点317与第二边缘312的径向上最内部的点319之间延伸有基底333。基底333的宽度可以小于所述凹槽制成一定的尺寸和形状以用来容纳的晶片的顶宽W(图14)。晶片的顶宽W可以通过使用边缘成型检测工具来确定。用于边缘轮廓检测的合适设备包括LEP-2200边缘轮廓监测器(日本的Kobelco)。
在一个实施方式中，基底的宽度从大约50μm到大约200μm，在另一个实施方式中，从大约50μm到大约100μm。
所述凹槽310还可以包括第三环形边缘319和第四环形边缘320。在一个实施方式中，如图15中所示，所述凹槽不包括第三边缘和第四边缘而是仅包括第一边缘311′和第二边缘312′。
现参见图16，在一个实施方式中，第一边缘和第二边缘相交以形成顶点315″。该顶点315″限定了第一边缘311″的径向上最内部的点和第二边缘312″的径向上最内部的点。
图18图示了可以用在如图6-9中描绘的边缘蚀刻装置和各种其它实施方式中的滚子405。该滚子405包括端部415，该端部415在设计上不同于图11的端部315。该滚子405包括凹槽410。这些凹槽410可以具有与图14-16中图示出的任一种凹槽相同的结构。
本领域技术人员可以根据特定的情况(例如要处理的晶片的数量和边缘蚀刻后的晶片所希望具有的特点)来选择边缘蚀刻条件。例如，一般以防止蚀刻剂向内流动超过所述边缘部到达晶片表面的内部或者中心部的速率(例如至少大约10转/分钟(rpm))使一个或多个晶片转动，但是所述速率一般低于可能导致设备损坏和/或晶片移动的速率(例如超过大约200rpm的速度)。因此，一般以至少约10转/分钟(rpm)、至少约20rpm、至少约30rpm、至少约50rpm、至少约75rpm或甚至至少约90rpm的速率使晶片转动。一般地，以大约10rpm到大约60rpm、大约20rpm到大约50rpm或大约30rpm到大约45rpm的速率使晶片转动。在其它实施方式中，以大约75rpm到大约125rpm或大约90rpm到大约110rpm的速率使晶片转动。在本发明的范围内可以使用其它条件。
在一个实施方式中，可以使晶片的转动方向反向，以使得晶片在与蚀刻剂接触时在顺时针和逆时针方向上都可以转动。在一个实施方式中，使晶片以大约100rpm的速度在顺时针方向上转动大约60秒，以大约100rpm的速度在逆时针方向上转动大约60秒。
可以根据例如初始边缘表面粗糙度和/或所需的最终的边缘表面特征来选择将所述边缘部浸入蚀刻剂中的时间。不管具体情况如何，晶片表面的外周边缘和边缘部一般浸入到蚀刻剂中要至少大约30秒、至少大约1分钟、至少大约2分钟、至少大约3分钟、至少大约4分钟或至少大约5分钟。根据这些以及各个其它的实施方式，晶片的外周边缘和边缘部浸入到蚀刻剂中不超过大约30分钟、不超过大约20分钟或不超过大约10分钟。例如，晶片的外周边缘和边缘部可以与蚀刻剂接触大约1分钟到大约20分钟、大约1分钟到大约15分钟或大约2分钟到大约10分钟的时间。
从晶片表面的外周边缘和边缘部去除的硅的量根据具体情况和条件而不同，但是考虑到双侧抛光并不解决边缘粗糙度的事实，通常本发明的实施方式的处理过程提供了足够的去除以提供足够平滑的外周边缘和边缘部。一般地，晶片的外周边缘和边缘部浸入蚀刻剂中的时间使得将总厚度是至少大约10μm、至少大约20μm、至少大约30μm、至少大约40μm或至少大约50μm的硅从晶片表面的边缘部去除。典型地，晶片的外周边缘和边缘部浸入到蚀刻剂中的时间使得将总厚度是大约10μm到大约100μm、更典型地大约20μm到大约90μm、以及更典型地大约30μm到大约80μm(例如大约40μm到大约60μm)的硅从晶片表面的边缘部上去除。
在一个实施方式中，晶片的外周边缘和边缘部浸入到蚀刻剂中的时间使得晶片的直径减小至少大约10μm、至少大约20μm、至少大约30μm、至少大约40μm或至少大约50μm。典型地，晶片的外周边缘和边缘部浸入到蚀刻剂中的时间使得晶片的直径减少大约10μm到大约100μm、更典型地大约20μm到大约90μm、更典型地大约30μm到大约80μm。
IV.边缘蚀刻后的晶片
正如本文在别处指出和在图3中描绘的，本发明的实施方式的边缘蚀刻方法是在晶片平面度处理(例如磨光或研磨)之前执行的。因此，一般在将从硅锭上切下的晶片的前后表面的平面度减小通过GBIR方法确定的至少大约50％、至少大约60％、至少大约70％、至少大约80％、甚至更典型地至少大约90％(例如至少大约95％)之前执行边缘蚀刻。因此，一般地，要被边缘蚀刻的晶片的前后表面呈现出至少大约10微米、典型地至少大约20微米、以及更典型地至少大约25微米的总厚度变化。边缘蚀刻可以影响总体的晶片平面度。因此，边缘蚀刻后的晶片的表面一般呈现出超过20微米或超过大约25微米(例如大于大约30微米或大于大约35微米)的总厚度变化。
在边缘蚀刻之后执行的晶片处理过程，例如研磨、双侧抛光和/或最终抛光一般将晶片的前表面的平面度(在从硅锭上切下之后测量到的和处理过程之后测量到的)减小通过GBIR方法确定的至少大约50％、至少大约60％、至少大约70％、至少大约80％以及甚至至少大约90％。在其它实施方式中，晶片的后表面的平面度被减小上述的量。
还如图3中所示，一般在晶片的前后表面的表面粗糙度处理(例如整个晶片表面的酸性或碱性蚀刻)之前执行本方法的边缘蚀刻。因此，边缘蚀刻后的晶片的前表面的一部分，尤其是晶片的不与蚀刻剂接触的那些部分(即，从蚀刻剂接触到晶片的径向上最内部的点和中心轴线延伸的表面的中心部)一般会呈现出至少大约0.3μm Ra(至少大约3μm Rt)、至少大约1μm Ra(至少大约10μm Rt)或至少大约1.5μm Ra(至少大约15μm Rt)的平均表面粗糙度。一般地，边缘蚀刻后的晶片的前表面的中心部呈现出大约0.3到大约2.5μm Ra(大约3到大约25μm Rt)、大约0.7到大约2μm Ra(大约7到大约20μm Rt)或大约1到大约1.5μm Ra(大约10到大约15μm Rt)的表面粗糙度。
此外或可选地，边缘蚀刻后的晶片的后表面的一部分(即晶片的后表面的对应中心部)一般呈现出至少大约0.3μm Ra(至少大约3μm Rt)、至少大约1μm Ra(至少大约10μm Rt)或至少大约1.5μm Ra(至少大约15μm Rt)的平均表面粗糙度。一般地，边缘蚀刻后的晶片的后表面的中心部呈现出大约0.3到大约2.5μm Ra(大约3到大约25μm Rt)、大约0.7到大约2μm Ra(大约7到大约20μm Rt)或大约1到大约1.5μm Ra(大约10到大约15μm Rt)的表面粗糙度。不管前和/或后表面的一部分的初始表面粗糙度如何，要指出的是根据本发明的边缘蚀刻一般对这些表面的粗糙度几乎没有任何影响。例如，一般地，前后表面之一或两者的表面粗糙度的变化不超过大约5％、不超过大约2％以及优选地不超过大约1％(例如不超过大约0.5％)
由于边缘蚀刻去除了边缘损坏，所以边缘蚀刻后的晶片的边缘表面粗糙度小于整个前表面和后表面的粗糙度。例如，边缘蚀刻后的晶片的边缘部的表面粗糙度一般小于大约1μm Ra、小于大约0.5μm Ra、小于大约0.3μm Ra、小于大约0.2μm Ra或小于大约0.1μm Ra。一般地，边缘蚀刻后的晶片的边缘表面粗糙度为大约0.05到大约1μm Ra、大约0.1到大约0.6μm Ra或大约0.2到大约0.5μm Ra。
在各个实施方式中，在边缘蚀刻完成之后，一般(例如通过研磨或磨光)将边缘蚀刻后的晶片的表面的总厚度变化减小到小于大约3微米、小于大约2微米或小于大约1微米。
图10图示了边缘蚀刻之前的晶片200，其具有由前表面205和后表面210限定的初始厚度T0。晶片200还包括凹口215，该凹口215从晶片的外周边缘220延伸到限定了晶片表面的边缘部Pe的凹口深度225。晶片200还具有从外周边缘220延伸到深度D的浸入区I，所述深度D包括晶片表面的边缘部Pe和晶片的前表面205和后表面210的一部分。
图10还图示了边缘蚀刻后的晶片250，其包括边缘蚀刻后的区域255，该区域包括蚀刻后的凹口部260和前表面205′的蚀刻部以及后表面210′的蚀刻部。与蚀刻剂的接触提供了从晶片的前后表面的硅去除量R，因而从浸入区的总的硅去除量为2R，浸入区的最终厚度为Tf(T0-2R)。
V.酸性蚀刻剂
适合于根据本发明的边缘蚀刻的酸性蚀刻剂包括那些通常在本领域中已知的蚀刻剂，例如包括在美国专利号3,964,957；5,340,437；5,211,794；4,388,140；5,236,548；5,246,528；4,971,645；4,251,317；4,849,701；6,294,469；5,233,218；6,482,749；6,046,117中所描述的那些蚀刻剂，为了所有相关联的目的，它们的全文通过引用并入于此。一般地，酸性蚀刻剂是包括氢离子源的水溶液的形式。氢离子源可以从包含氢氟酸、硝酸、磷酸、醋酸、硫酸、盐酸、柠檬酸、草酸、丙酸、高锰酸以及它们的组合的组中选出。一般地，氢离子源以至少大约40wt％、更典型地至少大约50wt％、更典型地至少大约60wt％、甚至更典型地至少大约70wt％(例如至少大约80wt％或至少大约90wt％)的浓度存在于蚀刻剂中。
在各个实施方式中，酸性蚀刻剂基本上由水和氢离子源构成。在各个其它的实施方式中，酸性蚀刻剂包括一种或多种伴随氢离子源的添加剂。例如，酸性蚀刻剂可以包括从由氟代烷基磺酸铵(ammonium fluoroalkylsulfonate)(例如NovecTM 4300)、全氟代辛烷磺酸钾(potassium perfluorooctanesulfonate)、十二烷基苯磺酸(dodecylbenzene sulfonic acid)、烷基芳基磺酸(alkyl aryl sulfonic acid)以及它们的组合构成的组中选出的表面活性剂。在各个实施方式中，酸性蚀刻剂可以包括含氟化合物表面活性剂(例如Fluorad
Figure BPA00001232819900171
FC-95)。不管表面活性剂是单独的添加剂，还是包含在蚀刻剂中的其它添加剂，添加剂与氢离子源的体积比一般至少大约0.001∶1、典型地至少大约0.002∶1、更典型地至少大约0.003∶1。例如，在各个实施方式中，添加剂与氢离子源的体积比为大约0.001∶1到大约1∶1、大约0.002∶1到大约0.5∶1或大约0.003∶1到大约0.25∶1。
VI.碱性蚀刻剂
适合于根据本发明的边缘蚀刻的碱性蚀刻剂包括在本领域中已知的那些蚀刻剂，例如包括在美国专利号7,323,421；6,110,839；6,383,060；和6,503,363中所描述的那些蚀刻剂，为了所有相关联的目的，它们的全文通过引用并入于此。一般地，碱性蚀刻剂是包括氢氧离子源的水溶液的形式。氢氧离子源一般包括从由氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵以及它们的组合构成的组中选出的碱金属氢氧化物。
示例
示例1：边缘蚀刻后的晶片的边缘质量的评估
使用图6-9中示出的那种类型的边缘蚀刻机对15P-300mm晶片的边缘部进行蚀刻。将边缘部浸入到300ml的酸性蚀刻剂池中，所述酸性蚀刻剂来自于如下的混合物：2.4l的HNO3(69wt％)、2l的H3PO4(85wt％)和0.55l的HF(49wt％)。
执行两个循环，一个循环是对7个晶片的边缘部进行蚀刻，其中所述的边缘部从最近的外周边缘点延伸到距离所述最近的外周边缘点大约8.5mm的点。第二个循环是对8个晶片进行蚀刻，其中所述边缘部延伸到距离所述最近的外周边缘点大约8.5mm的点。
第一个、7个晶片循环的蚀刻时间是300秒，在150秒之后反向转动。基于OGP直径(蚀刻前后晶片直径的比较)的硅去除量是大约30μm。
第二个、8个晶片循环的蚀刻时间是360秒，在150秒的蚀刻时间之后反向转动。基于OGP直径的硅去除量也是大约30μm。
两个循环均是以25-30rpm的晶片转速进行的。
每个蚀刻循环结束时，将含有蚀刻剂池的贮槽清空，并且喷水冲洗晶片大约2分钟以去除残余的酸。将冲洗过的晶片从所述贮槽中移出并干燥。然后对晶片进行研磨、双侧抛光、边缘抛光并对边缘质量进行评估。
通过Chapman粗糙度测量得到的边缘质量与标准产品相当。边缘测量结果显示几乎没有残余的损坏。
示例2：通过边缘蚀刻去除的材料的量的确定
从单晶硅锭上切下300mm的晶片(75)。边缘研磨之后，使用图6-9中示出的那种类型的边缘蚀刻机对这些晶片的边缘部进行蚀刻。
将这些晶片分成39个晶片的第一组和36个晶片的第二组。将第一组晶片边缘抛光(SpeedFam的EP-300-X)11秒，第二组晶片边缘抛光8秒。
从单个晶片上切下第三组(75)晶片，并对其进行边缘研磨和边缘抛光(SpeedFam的EP-300-X)。边缘抛光的时间长度是常规的13秒。
然后组合边缘蚀刻后的晶片并进行双侧抛光。对第三组晶片也进行双侧抛光(PeterWolters的AC-2000-P2)。将所有批次的晶片的盒组合并执行最终抛光(LapMaster)。双侧抛光从晶片表面上大约去除15μm的材料。
边缘蚀刻后的晶片在最终抛光之后的平均直径(OGP)是299.9946mm，没有进行边缘蚀刻的晶片在最终抛光之后的平均直径(ODP)是300.0211mm。这相当于边缘蚀刻后的晶片相对于边缘抛光后的晶片从晶片边缘上减少了13.5μm的材料。
示例3：进行边缘抛光和没有进行边缘抛光的晶片之间的平面度比较
示例2的三批晶片在最终抛光之后的平面度是由GBIR、SBIR和SFQR方法来确定的。在下面的表1中示出了结果。
  平均IR   平均SBIR最大值   平均SFQR最大值
  未边缘蚀刻(13秒)   308.7   118.7   29.8
  边缘蚀刻(11秒)   315.9   124.5   41.3
  边缘蚀刻(8秒)   299.8   108.5   37.0
表1：双侧抛光和最终抛光之后的边缘蚀刻后的晶片和未边缘蚀刻的晶片的平面度数据
正如从表1中可以看出的，边缘蚀刻没有显著地恶化最终抛光后的晶片的平面度。
示例4：进行边缘抛光和没有进行边缘抛光的晶片之间的边缘质量比较
然后在Raytex边缘检测系统(Raytex-300)上测试晶片的边缘质量，对于每组平均系统的输出。分析结果在下面的表2中示出。
  平均DC   平均AC
  未边缘蚀刻(13秒)   488.3   145.3
  边缘蚀刻(11秒)   492.2   133.6
  边缘蚀刻(8秒)   491.7   130.1
表2：最终抛光之后的边缘蚀刻后的晶片和未边缘蚀刻的晶片的Raytex测量结果
正如从表2中可以看出的，对于蚀刻后的晶片DC输出(表示凹痕/缺口/突起的数量)仅有稍微的恶化，对于边缘蚀刻后的晶片AC输出(表示平滑表面光洁度)好于未边缘蚀刻的晶片。
然后通过使用Chapman轮廓测量仪测量粗糙度来确定晶片的边缘质量。粗糙度是经过边缘的前斜面、后斜面和顶进行测量的。粗糙度是在每批次的三个晶片上测量的，每个晶片上测量4个点，每批次总计测量12个点。然后将测量结果平均。表3中示出了粗糙度测量结果(Ra和RMS)。
Figure BPA00001232819900201
表3：边缘蚀刻后的晶片和未边缘蚀刻的晶片的Ra和RMS边缘粗糙度
正如从表3可以看出的，边缘蚀刻没有明显增加晶片边缘的粗糙度。
本发明并不局限于上面的实施方式，而是可以进行不同的修改。对这些实施方式的以上描述，包括这些示例，只是旨在使本领域的技术人员了解本发明及其原理和实际应用，以便本领域技术人员可以通过多种形式适应性改变和应用本发明，这可以最佳地适合于具体用途的要求。
在整个说明书(包括之后的权利要求书中)中关于“包括”这一词汇的使用，除非文中另有说明，否则所述词汇是基于以下基本的和清楚的理解来使用的，即，其应被解释为包含性的而不是排他性的，并且申请人的意图在于，在诠释整个说明书时所述词汇都应当这样解释。
当介绍本发明或其实施方式的元件时，冠词“一”、“该”和“所述”的意思是存在一个或多个所述元件。术语“包括”、“包含”和“具有”是包含性的，意思是除了列出的元件之外还可以存在另外的元件。
基于以上的描述，可以看出实现了本发明的多个目的并且获得了其它有利的结果。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种从硅晶片表面去除硅的方法，所述晶片包括中心轴线、与所述中心轴线总体垂直的前表面和后表面、外周边缘、从所述中心轴线延伸到沿所述晶片的外周边缘的一点的半径R、沿着所述晶片的外周边缘离所述中心轴线最近的点、以及所述晶片的前表面和后表面的边缘部，所述边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到在所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的、距离所述最近的外周边缘点不超过大约15mm的点，该方法包括：
使蚀刻剂仅接触(i)所述晶片的外周边缘，(ii)所述晶片的前表面的边缘部，和(iii)所述晶片的后表面的边缘部，其中在将所述晶片的前表面的平面度减小大约50％以上之前，使所述外周边缘以及所述前表面和后表面的边缘部与蚀刻剂接触。
2.一种从硅晶片表面去除硅的方法，所述晶片包括中心轴线、与所述中心轴线总体垂直的前表面和后表面、外周边缘、从所述中心轴线延伸到沿所述晶片的外周边缘的一点的半径R、沿着所述晶片的外周边缘离所述中心轴线最近的点、以及所述晶片的前表面和后表面的边缘部，所述边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到在所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的、距离所述最近的外周边缘点不超过大约15mm的点，该方法包括：
使蚀刻剂接触(i)所述晶片的外周边缘，(ii)所述晶片的前表面的边缘部，和(iii)所述晶片的后表面的边缘部，其中在所述接触之前在所述晶片的前表面上所述晶片具有至少大约20微米的总厚度变化。
3.一种从硅晶片表面去除硅的方法，所述晶片包括中心轴线、与所述中心轴线总体垂直的前表面和后表面、外周边缘、从所述中心轴线延伸到沿所述晶片的外周边缘的一点的半径R、沿着所述晶片的外周边缘离所述中心轴线最近的点、以及所述晶片的前表面和后表面的边缘部，所述边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到在所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的、距离所述最近的外周边缘点不超过大约15mm的点，该方法包括：
使蚀刻剂接触(i)所述晶片的外周边缘，(ii)所述晶片的前表面的边缘部，和(iii)所述晶片的后表面的边缘部，从而产生边缘蚀刻后的晶片；以及
将边缘蚀刻后的晶片的总厚度变化减小到小于大约3微米。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面的边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到距离所述最近的外周边缘点不超过大约10mm的点。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面的边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到距离所述最近的外周边缘点不超过大约4mm的点。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面的边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到距离所述最近的外周边缘点不超过大约1mm的点。
7.一种从硅晶片表面去除硅的方法，所述晶片包括中心轴线、与所述中心轴线总体垂直的前表面和后表面、外周边缘、从所述中心轴线延伸到沿所述晶片的外周边缘的一点的半径R、沿着所述晶片的外周边缘离所述中心轴线最近的点、以及所述晶片的前表面和后表面的边缘部，所述边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到在所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的、距离所述最近的外周边缘点大约1mm到大约15mm的点，该方法包括：
使蚀刻剂仅接触(i)所述晶片的外周边缘，(ii)所述晶片的前表面的边缘部，和(iii)所述晶片的后表面的边缘部。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面的边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到距离所述最近的外周边缘点1mm到大约10mm的点。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面的边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到距离所述最近的外周边缘点1mm到大约4mm的点。
10.根据权利要求2-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述接触发生在将所述晶片的前表面和后表面的平面度减小大约50％以上之前。
11.根据权利要求2-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述接触发生在将所述晶片的前表面和后表面的平面度减小大约70％以上之前。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其特征在于，R为至少大约150mm。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其特征在于，通过使所述晶片转动而使所述晶片的外周边缘和前后边缘部与蚀刻剂接触。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，使所述晶片以至少大约10转/分钟(rpm)的速率转动。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，其特征在于，使所述晶片的外周边缘和前后边缘部与蚀刻剂接触至少大约1分钟。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其特征在于，在所述晶片的外周边缘和前后边缘部与蚀刻剂接触的同时，使晶片的转动反向以使晶片在顺时针和逆时针转动方向上都转动。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的方法，其特征在于，使所述晶片的外周边缘和前后边缘部与蚀刻剂接触的时间使得从晶片的前后边缘部上去除至少大约10μm的总厚度。
18.根据权利要求1-16中任一项所述的方法，其特征在于，使所述晶片的外周边缘和前后边缘部与蚀刻剂接触的时间使得所述晶片的直径被减少至少大约10μm。
19.根据权利要求1-18中任一项所述的方法，其特征在于，同时使多个晶片的外周边缘和边缘部与蚀刻剂接触。
20.根据权利要求1-19中任一项所述的方法，其特征在于，所述蚀刻剂是包括氢离子源的水溶液形式的酸性蚀刻剂。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述蚀刻剂包括选自氢氟酸、硝酸、磷酸、醋酸、硫酸、盐酸、柠檬酸、草酸、丙酸、高锰酸、以及它们的组合的氢离子源。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，所述蚀刻剂还包括选自氟代烷基磺酸铵、全氟代辛烷磺酸钾、十二烷基苯磺酸、烷基芳基磺酸、以及它们的组合的表面活性剂。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂与氢离子源的体积比为至少大约0.001∶1。
24.根据权利要求1-23中任一项所述的方法，其特征在于，所述蚀刻剂是包括氢氧离子源的水溶液形式的碱性蚀刻剂。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述氢氧离子源选自氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵、以及它们的组合。
26.根据权利要求1-25中任一项所述的方法，其特征在于，还包括将所述晶片的前表面与碱性蚀刻剂接触以释放晶片中的应力。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述碱性蚀刻剂从所述晶片的所述表面上去除大约0.5μm到大约2μm的材料。
28.根据权利要求1-27中任一项所述的方法，其特征在于，包括研磨边缘蚀刻后的晶片的前表面和后表面以减小晶片的平面度。
29.一种从硅晶片表面去除硅的方法，所述晶片包括中心轴线、与所述中心轴线总体垂直的前表面和后表面、外周边缘、从所述中心轴线延伸到沿所述晶片的外周边缘的一点的半径R、沿着所述晶片的外周边缘离所述中心轴线最近的点、以及所述晶片的前表面和后表面的边缘部，所述边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到在所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的、距离所述最近的外周边缘点不超过大约15mm的点，该方法包括：
使蚀刻剂接触(i)所述晶片的外周边缘，(ii)所述晶片的前表面的边缘部，和(iii)所述晶片的后表面的边缘部；
将边缘蚀刻后的晶片的平面度减小至少大约50％；
使边缘蚀刻后的晶片的外周边缘、前表面和后表面与包括氢氧离子源的水溶液形式的碱性蚀刻剂接触；
抛光边缘蚀刻后的晶片的前表面和后表面；以及
抛光边缘蚀刻后的晶片的外周边缘。
30.一种硅晶片，其包括中心轴线、与所述中心轴线总体垂直的前表面和后表面、从所述中心轴线延伸到沿外周边缘的一点的半径R、沿着外周边缘离所述中心轴线最近的点、所述晶片的前表面和后表面的边缘部以及所述晶片的前表面和后表面的中心部，其中所述边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到在所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的、距离所述最近的外周边缘点不超过大约15mm的点，所述中心部从所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的所述点和所述中心轴线延伸；其中
所述晶片的前表面和后表面具有至少20微米的总厚度变化；
所述晶片的前表面和后表面的中心部具有至少大约0.3μm Ra的表面粗糙度；以及
所述晶片的前表面和后表面的边缘部具有小于大约0.3μm Ra的表面粗糙度。
31.一种硅晶片，其包括中心轴线、与所述中心轴线总体垂直的前表面和后表面、从所述中心轴线延伸到沿外周边缘的一点的半径R、沿着外周边缘离所述中心轴线最近的点、所述晶片的前表面和后表面的边缘部以及所述晶片的前表面和后表面的中心部，其中所述边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到在所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的点，所述中心部从所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的所述点和所述中心轴线延伸；其中
所述晶片的前表面和后表面具有至少20微米的总厚度变化；
所述晶片的前表面和后表面的中心部具有至少大约0.3μm Ra的表面粗糙度；以及
所述晶片的前表面和后表面的边缘部具有小于大约0.2μm Ra的表面粗糙度。
32.根据权利要求30或31所述的硅晶片，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面具有至少大约25微米的总厚度变化。
33.根据权利要求30或31所述的硅晶片，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面具有至少大约35微米的总厚度变化。
34.根据权利要求30-33中任一项所述的硅晶片，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面的中心部具有大约0.3μm Ra到大约2.5μm Ra的表面粗糙度。
35.根据权利要求30-33中任一项所述的硅晶片，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面的中心部具有大约0.7μm Ra到大约2μm Ra的表面粗糙度。
36.根据权利要求30-33中任一项所述的硅晶片，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面的中心部具有大约1μm Ra到大约1.5μm Ra的表面粗糙度。
37.一种结合晶片的晶片边缘蚀刻装置，该装置包括：
壳体；以及
多个设置在所述壳体内的滚子，每个滚子包括中心轴线和多个环形凹槽，所述多个环形凹槽与每个相邻滚子的环形凹槽总体上平行对齐；
多个设置在所述壳体内的晶片，所述晶片被固定在所述滚子的环形凹槽内，每个晶片具有总体垂直于中心轴线的前表面和后表面、从所述中心轴线延伸到沿着外周边缘的一点的半径R、沿着外周边缘离所述中心轴线最近的点、以及所述晶片的前表面和后表面的边缘部，所述边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到在所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的、距离所述最近的外周边缘点不超过大约15mm的点；以及
设在所述壳体内的蚀刻剂，其中所述蚀刻剂仅接触所述晶片的外周边缘以及前表面和后表面的边缘部。
38.根据权利要求37所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，所述环形凹槽由第一环形边缘和第二环形边缘限定，所述第一环形边缘和第二环形边缘均沿径向向内朝向中心轴线延伸，所述第一环形边缘沿径向向内延伸的同时沿轴向朝向第二环形边缘延伸。
39.根据权利要求38所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，第一边缘的径向上最内部的点与第二边缘的径向上最内部的点之间的距离小于所述凹槽形成一定的尺寸和形状以用来接纳的晶片的顶宽。
40.根据权利要求38所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，所述第二环形边缘沿径向向内延伸的同时沿轴向朝向第一环形边缘延伸。
41.根据权利要求38所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，所述凹槽由第一边缘的径向上最内部的点与第二边缘的径向上最内部的点之间的基底限定，基底的宽度的距离小于所述凹槽形成一定的尺寸和形状以用来接纳的晶片的顶宽。
42.根据权利要求41所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，所述基底的宽度为大约50μm到大约200μm。
43.根据权利要求41所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，所述基底的宽度为大约50μm到大约100μm。
44.根据权利要求41所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，所述第二环形边缘沿径向向内延伸的同时沿轴向朝向第一环形边缘延伸。
45.根据权利要求37所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，所述环形凹槽由第一环形边缘和第二环形边缘限定，所述第一环形边缘和第二环形边缘均沿径向向内朝向中心轴线延伸，所述第一环形边缘在沿径向向内延伸的同时沿轴向朝向第二环形边缘延伸，其中第一边缘的径向上最内部的点与第二边缘的径向上最内部的点之间的距离小于大约200μm。
46.根据权利要求45所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，第一边缘的径向上最内部的点与第二边缘的径向上最内部的点之间的距离小于大约100μm。
47.根据权利要求46所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，第一边缘的径向上最内部的点与第二边缘的径向上最内部的点之间的距离为至少大约50μm。
48.根据权利要求45所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，第一边缘的径向上最内部的点与第二边缘的径向上最内部的点之间的距离为至少大约50μm。
49.根据权利要求37所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，第一边缘与第二边缘相交以形成顶点，该顶点限定第一边缘的径向上最内部的点和第二边缘的径向上最内部的点。
50.根据权利要求49所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，所述第二环形边缘沿径向向内延伸的同时沿轴向朝向第一环形边缘延伸。
51.根据权利要求37所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，所述壳体包括用于从所述壳体排出受污染的蚀刻剂的开口。
52.根据权利要求37所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，所述装置在所述壳体内包括顶部滚子。

Claims (52)

1.一种从硅晶片表面去除硅的方法，所述晶片包括中心轴线、与所述中心轴线总体垂直的前表面和后表面、外周边缘、从所述中心轴线延伸到沿所述晶片的外周边缘的一点的半径R、沿着所述晶片的外周边缘离所述中心轴线最近的点、以及所述晶片的前表面和后表面的边缘部，所述边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到在所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的、距离所述最近的外周边缘点不超过大约15mm的点，该方法包括：
使蚀刻剂接触(i)所述晶片的外周边缘，(ii)所述晶片的前表面的边缘部，和(iii)所述晶片的后表面的边缘部，其中在将所述晶片的前表面的平面度减小大约50％以上之前，使所述外周边缘以及所述前表面和后表面的边缘部与蚀刻剂接触。
2.一种从硅晶片表面去除硅的方法，所述晶片包括中心轴线、与所述中心轴线总体垂直的前表面和后表面、外周边缘、从所述中心轴线延伸到沿所述晶片的外周边缘的一点的半径R、沿着所述晶片的外周边缘离所述中心轴线最近的点、以及所述晶片的前表面和后表面的边缘部，所述边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到在所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的、距离所述最近的外周边缘点不超过大约15mm的点，该方法包括：
使蚀刻剂接触(i)所述晶片的外周边缘，(ii)所述晶片的前表面的边缘部，和(iii)所述晶片的后表面的边缘部，其中在所述接触之前在所述晶片的前表面上所述晶片具有至少大约20微米的总厚度变化。
3.一种从硅晶片表面去除硅的方法，所述晶片包括中心轴线、与所述中心轴线总体垂直的前表面和后表面、外周边缘、从所述中心轴线延伸到沿所述晶片的外周边缘的一点的半径R、沿着所述晶片的外周边缘离所述中心轴线最近的点、以及所述晶片的前表面和后表面的边缘部，所述边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到在所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的、距离所述最近的外周边缘点不超过大约15mm的点，该方法包括：
使蚀刻剂接触(i)所述晶片的外周边缘，(ii)所述晶片的前表面的边缘部，和(iii)所述晶片的后表面的边缘部，从而产生边缘蚀刻后的晶片；以及
将边缘蚀刻后的晶片的总厚度变化减小到小于大约3微米。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面的边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到距离所述最近的外周边缘点不超过大约10mm的点。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面的边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到距离所述最近的外周边缘点不超过大约4mm的点。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面的边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到距离所述最近的外周边缘点不超过大约1mm的点。
7.一种从硅晶片表面去除硅的方法，所述晶片包括中心轴线、与所述中心轴线总体垂直的前表面和后表面、外周边缘、从所述中心轴线延伸到沿所述晶片的外周边缘的一点的半径R、沿着所述晶片的外周边缘离所述中心轴线最近的点、以及所述晶片的前表面和后表面的边缘部，所述边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到在所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的、距离所述最近的外周边缘点大约1mm到大约15mm的点，该方法包括：
使蚀刻剂接触(i)所述晶片的外周边缘，(ii)所述晶片的前表面的边缘部，和(iii)所述晶片的后表面的边缘部。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面的边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到距离所述最近的外周边缘点1mm到大约10mm的点。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面的边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到距离所述最近的外周边缘点1mm到大约4mm的点。
10.根据权利要求2-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述接触发生在将所述晶片的前表面和后表面的平面度减小大约50％以上之前。
11.根据权利要求2-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述接触发生在将所述晶片的前表面和后表面的平面度减小大约70％以上之前。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其特征在于，R为至少大约150mm。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其特征在于，通过使所述晶片转动而使所述晶片的外周边缘和前后边缘部与蚀刻剂接触。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，使所述晶片以至少大约10转/分钟(rpm)的速率转动。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，其特征在于，使所述晶片的外周边缘和前后边缘部与蚀刻剂接触至少大约1分钟。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其特征在于，在所述晶片的外周边缘和前后边缘部与蚀刻剂接触的同时，使晶片的转动反向以使晶片在顺时针和逆时针转动方向上都转动。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的方法，其特征在于，使所述晶片的外周边缘和前后边缘部与蚀刻剂接触的时间使得从晶片的前后边缘部上去除至少大约10μm的总厚度。
18.根据权利要求1-16中任一项所述的方法，其特征在于，使所述晶片的外周边缘和前后边缘部与蚀刻剂接触的时间使得所述晶片的直径被减少至少大约10μm。
19.根据权利要求1-18中任一项所述的方法，其特征在于，同时使多个晶片的外周边缘和边缘部与蚀刻剂接触。
20.根据权利要求1-19中任一项所述的方法，其特征在于，所述蚀刻剂是包括氢离子源的水溶液形式的酸性蚀刻剂。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述蚀刻剂包括选自氢氟酸、硝酸、磷酸、醋酸、硫酸、盐酸、柠檬酸、草酸、丙酸、高锰酸、以及它们的组合的氢离子源。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，所述蚀刻剂还包括选自氟代烷基磺酸铵、全氟代辛烷磺酸钾、十二烷基苯磺酸、烷基芳基磺酸、以及它们的组合的表面活性剂。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂与氢离子源的体积比为至少大约0.001∶1。
24.根据权利要求1-23中任一项所述的方法，其特征在于，所述蚀刻剂是包括氢氧离子源的水溶液形式的碱性蚀刻剂。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述氢氧离子源选自氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵、以及它们的组合。
26.根据权利要求1-25中任一项所述的方法，其特征在于，还包括将所述晶片的前表面与碱性蚀刻剂接触以释放晶片中的应力。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述碱性蚀刻剂从所述晶片的所述表面上去除大约0.5μm到大约2μm的材料。
28.根据权利要求1-27中任一项所述的方法，其特征在于，包括研磨边缘蚀刻后的晶片的前表面和后表面以减小晶片的平面度。
29.一种从硅晶片表面去除硅的方法，所述晶片包括中心轴线、与所述中心轴线总体垂直的前表面和后表面、外周边缘、从所述中心轴线延伸到沿所述晶片的外周边缘的一点的半径R、沿着所述晶片的外周边缘离所述中心轴线最近的点、以及所述晶片的前表面和后表面的边缘部，所述边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到在所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的、距离所述最近的外周边缘点不超过大约15mm的点，该方法包括：
使蚀刻剂接触(i)所述晶片的外周边缘，(ii)所述晶片的前表面的边缘部，和(iii)所述晶片的后表面的边缘部；
将边缘蚀刻后的晶片的平面度减小至少大约50％；
使边缘蚀刻后的晶片的外周边缘、前表面和后表面与包括氢氧离子源的水溶液形式的碱性蚀刻剂接触；
抛光边缘蚀刻后的晶片的前表面和后表面；以及
抛光边缘蚀刻后的晶片的外周边缘。
30.一种硅晶片，其包括中心轴线、与所述中心轴线总体垂直的前表面和后表面、从所述中心轴线延伸到沿外周边缘的一点的半径R、沿着外周边缘离所述中心轴线最近的点、所述晶片的前表面和后表面的边缘部以及所述晶片的前表面和后表面的中心部，其中所述边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到在所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的、距离所述最近的外周边缘点不超过大约15mm的点，所述中心部从所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的所述点和所述中心轴线延伸；其中
所述晶片的前表面和后表面具有至少20微米的总厚度变化；
所述晶片的前表面和后表面的中心部具有至少大约0.3μm Ra的表面粗糙度；以及
所述晶片的前表面和后表面的边缘部具有小于大约0.3μm Ra的表面粗糙度。
31.一种硅晶片，其包括中心轴线、与所述中心轴线总体垂直的前表面和后表面、从所述中心轴线延伸到沿外周边缘的一点的半径R、沿着外周边缘离所述中心轴线最近的点、所述晶片的前表面和后表面的边缘部以及所述晶片的前表面和后表面的中心部，其中所述边缘部从所述最近的外周边缘点延伸到在所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的点，所述中心部从所述最近的外周边缘点与所述中心轴线之间的所述点和所述中心轴线延伸；其中
所述晶片的前表面和后表面具有至少20微米的总厚度变化；
所述晶片的前表面和后表面的中心部具有至少大约0.3μm Ra的表面粗糙度；以及
所述晶片的前表面和后表面的边缘部具有小于大约0.2μm Ra的表面粗糙度。
32.根据权利要求30或31所述的硅晶片，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面具有至少大约25微米的总厚度变化。
33.根据权利要求30或31所述的硅晶片，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面具有至少大约35微米的总厚度变化。
34.根据权利要求30-33中任一项所述的硅晶片，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面的中心部具有大约0.3μm Ra到大约2.5μm Ra的表面粗糙度。
35.根据权利要求30-33中任一项所述的硅晶片，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面的中心部具有大约0.7μm Ra到大约2μm Ra的表面粗糙度。
36.根据权利要求30-33中任一项所述的硅晶片，其特征在于，所述晶片的前表面和后表面的中心部具有大约1μm Ra到大约1.5μm Ra的表面粗糙度。
37.一种边缘蚀刻装置，该装置包括：
壳体；以及
多个设置在所述壳体内的滚子，每个滚子包括中心轴线和多个环形凹槽，所述多个环形凹槽与每个相邻滚子的环形凹槽总体上平行对齐。
38.根据权利要求37所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，所述环形凹槽由第一环形边缘和第二环形边缘限定，所述第一环形边缘和第二环形边缘均沿径向向内朝向中心轴线延伸，所述第一环形边缘沿径向向内延伸的同时沿轴向朝向第二环形边缘延伸。
39.根据权利要求38所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，第一边缘的径向上最内部的点与第二边缘的径向上最内部的点之间的距离小于所述凹槽形成一定的尺寸和形状以用来接纳的晶片的顶宽。
40.根据权利要求38所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，所述第二环形边缘沿径向向内延伸的同时沿轴向朝向第一环形边缘延伸。
41.根据权利要求38所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，所述凹槽由第一边缘的径向上最内部的点与第二边缘的径向上最内部的点之间的基底限定，基底的宽度的距离小于所述凹槽形成一定的尺寸和形状以用来接纳的晶片的顶宽。
42.根据权利要求41所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，所述基底的宽度为大约50μm到大约200μm。
43.根据权利要求41所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，所述基底的宽度为大约50μm到大约100μm。
44.根据权利要求41所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，所述第二环形边缘沿径向向内延伸的同时沿轴向朝向第一环形边缘延伸。
45.根据权利要求37所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，所述环形凹槽由第一环形边缘和第二环形边缘限定，所述第一环形边缘和第二环形边缘均沿径向向内朝向中心轴线延伸，所述第一环形边缘在沿径向向内延伸的同时沿轴向朝向第二环形边缘延伸，其中第一边缘的径向上最内部的点与第二边缘的径向上最内部的点之间的距离小于大约200μm。
46.根据权利要求45所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，第一边缘的径向上最内部的点与第二边缘的径向上最内部的点之间的距离小于大约100μm。
47.根据权利要求46所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，第一边缘的径向上最内部的点与第二边缘的径向上最内部的点之间的距离为至少大约50μm。
48.根据权利要求45所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，第一边缘的径向上最内部的点与第二边缘的径向上最内部的点之间的距离为至少大约50μm。
49.根据权利要求37所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，第一边缘与第二边缘相交以形成顶点，该顶点限定第一边缘的径向上最内部的点和第二边缘的径向上最内部的点。
50.根据权利要求49所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，所述第二环形边缘沿径向向内延伸的同时沿轴向朝向第一环形边缘延伸。
51.根据权利要求37所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，所述壳体包括用于从所述壳体排出受污染的蚀刻剂的开口。
52.根据权利要求37所述的边缘蚀刻装置，其特征在于，所述装置在所述壳体内包括顶部滚子。
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